1. Właściwości antybakteryjne
Silnym reprezentantem materiałów o
właściwościach antybakteryjnych jest nanosrebro. Można powiedzieć, że stało się ono już
produktem komercyjnym – na rynku dostępne są kosmetyki, ubrania czy materiały
budowlane, których producenci informują o wykorzystaniu nanocząstek srebra
(choć w niektórych przypadkach ciężko
zweryfikować czy na pewno mamy do czynienia z „nano” J ). Nanosrebro
jest najbardziej znanym przykładem, ale warto pamiętać, że właściwości antybakteryjne
wykazują też nanocząstki miedzi i cynku.
Właściwości antybakteryjne srebra
wynikają z ich możliwości do przyłączenia się do błon komórkowych bakterii
i zahamowania wydzielenia enzymów
koniecznych do namnażania i wzrostu bakterii. Zachowanie antybakteryjne srebra jest znane i
wykorzystywane od starożytności, jednak od niedawna, dzięki możliwości
wytwarzania nanocząstek można intensyfikować to działanie. W jaki sposób?
Nanosrebro, tak jak wszystkie nanomateriały charakteryzuję się bardzo dużym
stosunkiem powierzchni do objętości, a zwiększona powierzchnia czynna powoduje zwiększenie
działania biobójczego.
2. Diagnostyka
Kropki kwantowe – pod tą groźną
nazwą kryją się nano-wymiarowe materiały półprzewodnikowe, np. związki takie
jak CdTe. Tu warto krótko przypomnieć model pasmowy półprzewodników - pochłanianie kwantu promieniowania
elektromagnetycznego – fotonu, powoduje przeskok elektronu na wyższy poziom
energetyczny – jest to stan wzbudzony. Następnie elektron powraca na niższy
poziom energetyczny, a towarzyszy temu emisja fotonu, a więc światła o energii
mniejszej od pochłoniętego ze względu na straty termiczne i bezpromieniste. To
co wyróżnia kropki kwantowe to szeroki zakres pochłaniania fal
elektromagnetycznych (absorpcja od UV po IR)
i równocześnie długość fali emitowanego światła uzależniona od jej
rozmiarów – innymi słowy jeśli dysponujemy kropkami kwantowymi o średnicach 10,
20 i 30 nm to otrzymamy trzy rożne kolory emisji, a tu już samo nasuwa nam się
zastosowanie takich materiałów w analizie różnych obrazów.
Do „płaszcza” kropki kwantowej można
przyłączyć przeciwciała, które pozwolą wykryć komórki nowotworowe, a
wykorzystując mikroskop fluorescencyjny prowadzić obserwacje na podstawie
światła emitowanego z kropek kwantowych. Na podobnej zasadzie, wykorzystując
odpowiednie molekuły można również prowadzić obserwacje bakterii czy wirusów, a
także wykonywać znakowanie łańcucha DNA. Warto mieć na uwadze, że to tylko
kilka przykładów, a możliwości wykorzystanie kropek kwantowych w diagnostyce są
o wiele szersze.
3. Leczenie nowotworów - terapia fototermiczna (PDT)
Terapia fototermiczna jest
obiecującą, małoinwazyjną metodą leczenia nowotworów. W skrócie można
powiedzieć, że opiera się ona na wykorzystaniu substancji, które pochłaniając
energię świetlną emitowaną z lasera będą ją oddawać w postaci ciepła, w ilości,
która doprowadzi do śmierci komórek nowotworowych. I tu z pomocą przychodzą m.in.
nanocząstki złota. W zależności od rozmiaru nanocząstek złota przy pewnej
szczególnej długości fali elektromagnetycznej będą one wykazywać bardzo wysoką
absorpcję promieniowania. Odpowiada to długości tzw. rezonansu plazmonowego.
Zwiększona absorpcja promieniowania przekłada się dużą ilość oddawanego ciepła
i wysoką wydajność metody. Metoda ta wymaga też przeprowadzenia odpowiedniej
funkcjonalizacji powierzchni nanocząstek, a wieć pokrycia ich odpowiednimi
związkami (tzw.ligandami), które umożliwią dotarcie nanocząstek do odpowiednich
komórek.
4. Nośniki leków - nanorurki węglowe
Idea kontrolowanego dostarczania
leków jest stosunkowo prosta – wykorzystuje się materiały o rozmiarach
porównywalnych z komórkami organizmu człowieka, które jednocześnie posiadają
strukturę pozwalającą na transportowanie za ich pomocą substancji leczniczych i
uwalnionie ich w miejscu docelowym. Skąd nanocząsteczki „wiedzą” gdzie mają
dotrzeć? Działa tutaj znana zasada klucz-zamknięcie. Fragmentami nośników leków
mogą być cukry, białka, przeciwciała, które wybiórczo zwiążą się z receptorami
czy antygenami docelowych komórek. Pod kątem wykorzystania w terapii celowanej
bada się m.in. nanorurki węglowe, których struktura umożliwia lokowanie w niej substancji
czynnych, a także polimery (np. PEG, PGA).
5. Powłoki implantów - nanohydroksyapatyt
W przypadku implantów, takich jak na
przykład endoprotezy stawu biodrowego bardzo istotne jest uniknięcie „obluzowywania”
się wszczepu w miejscu implantacji, co jest na tyle niekorzystne, że zwykle
prowadzi do kolejnej operacji. Tutaj z pomocą przychodzi hydroksyapatyt, który
jest składnikiem naszych kości, a potrafimy go też wytworzyć w sposób
syntetyczny. Jako, że hydroksyapatyt jest
„znanym” naszemu organizmowi składnikiem, zmniejsza się
prawdopodobieństwo odrzucenia implantu i
pojawia się możliwość bezpośredniego połączenia implantu z kością (na
tej samej zasadzie jak w przypadku szkieł bioaktywnych – poprzedni post). Jak
łatwo się domyślić zastosowanie powłoki hydroksyapatytowej w wymiarze nano
przyniesie jeszcze większe korzyści – bardzo duże rozwinięcie powierzchni
zapewni dużo lepsze i szybsze połączenie implantu z kością.
Literatura:
Rzeszutek J. i inni; Zastosowanie nanocząstek i
nanomateriałów w medycynie; Hygeia Public Health 2014, 49(3): 449-457.
Koperkiewicz D.; Nanocząstki złota w fototermicznej
terapii antynowotworowej; Th!nk – Studenckie Naukowe Czasopismo Internetowe.
Nevozhay
D. i inni; Współczesny stan badań nad koniugatami i innymi systemami
dostarczania leków w leczeniu schorzeń nowotworowych i innych jednostek
chorobowych; Postepy Hig Med Dosw. (online), 2007; 61: 350-360.
www.zakazenia.org
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz