Nanopartiklar Används inom bioteknik

Omfattande bibliotek av nanopartiklar, bestående av ett sortiment av olika storlekar, former och material, och med olika kemiska och ytegenskaper, har redan konstruerats. Nanotekniken är under konstant och snabb tillväxt och nya tillägg fortsätter att komplettera dessa bibliotek. De klasser av nanopartiklar som anges nedan är alla mycket allmänna och multifunktionella, men några av deras grundläggande egenskaper och nuvarande kända användningsområden inom bioteknik, och särskilt nanomedicin, beskrivs här.

- 9 ->

Klasser av nanopartiklar

• Fullerenes: Buckyballs och Carbon Tubes
  Båda medlemmarna av fullerens strukturklass, buckyballs och kolrör är kolbaserade, gitterliknande, potentiellt porösa molekyler.
• Vätskekristaller
  Läkemedel med flytande kristall består av organiska flytande kristallmaterial som efterliknar naturligt förekommande biomolekyler som proteiner eller lipider. De anses vara en mycket säker metod för läkemedelsleverans och kan rikta sig mot specifika delar av kroppen där vävnaderna är inflammerade eller där tumörer finns.
• Liposomer
  Liposomer är lipidbaserade flytande kristaller, som används i stor utsträckning inom läkemedelsindustrin och kosmetiska industrier på grund av deras kapacitet att bryta ner inuti celler när deras leveransfunktion har uppnåtts. Liposomer var de första konstruerade nanopartiklarna som användes för läkemedelsavgift, men problem som deras benägenhet att smälta i vattenhaltiga miljöer och släppa nyttolast, ledde till ersättning eller stabilisering med hjälp av nyare alternativa nanopartiklar.

Nososhells är sfäriska kärnor av en viss förening omgiven av ett skal eller en yttre beläggning av en annan, som är några få nanometer tjocka.

• Quantum dots
  Kallas också nanokristaller, kvanta punkter är nanoserade halvledare som, beroende på storlek, kan avge ljus i alla regnbågens färger. Dessa nanostrukturer begränsar ledningsbandelektroner, valensbandshål eller excitoner i alla tre rymdriktningar. Exempel på kvanta punkter är halvledar nanokristaller och kärnskal nanokristaller, där det finns ett gränssnitt mellan olika halvledarmaterial. De har tillämpats inom bioteknik för cellmärkning och bildbehandling, särskilt i cancerbildningsstudier.
• Superparamagnetiska nanopartiklar
  Superparamagnetiska molekyler är de som lockas till ett magnetfält, men behåller inte kvarvarande magnetism efter det att fältet har tagits bort. Nanopartiklar av järnoxid med diametrar i området 5-100 nm har använts för selektiva magnetiska bioseparationer. Typiska tekniker involverar beläggning av partiklarna med antikroppar mot cellspecifika antigener för separation från den omgivande matrisen.

Används i membrantransportstudier, appliceras superparamagnetiska järnoxid nanopartiklar (SPION) för läkemedelsavgivning och gentransfektion. Målriktad leverans av läkemedel, bioaktiva molekyler eller DNA-vektorer är beroende av tillämpningen av en yttre magnetisk kraft som accelererar och styr deras framsteg mot målvävnaden. De är också användbara som MR-kontrastmedel.

• Dendrimers
  Dendrimerer är starkt förgrenade strukturer som får stor användning i nanomedicin på grund av de flera molekylära "krokarna" på sina ytor som kan användas för att fästa cellidentifieringsmärken, fluorescerande färgämnen, enzymer och andra molekyler. De första dendritiska molekylerna producerades omkring 1980, men intresset för dem har blomstrade senare eftersom biotekniska användningsområden upptäcktes.

Nanoroder

• Typiskt 1-100 nm i längd, är nanoroder oftast gjorda av halvledande material och används i nanomedicin som bildnings- och kontrastmedel. Nanoroder kan göras genom att generera små cylindrar av kisel, guld eller oorganiskt fosfat, bland annat material.
  Nuvarande oro över säkerheten hos nanopartiklar har lett till utvecklingen av många nya forskningsfaser. Som ett resultat av detta växer vår samling av kunskaper om nanopartikelinteraktioner inom celler fortfarande snabbt. När forskningen fortskrider i detta spännande nya biotekniska område, upptäcks nya nanopartiklar kontinuerligt och nya applikationer på nanomedicin kommer att hittas.