Znajdź zawartość

Dodanie nanocząstek do paliwa znacząco zmienia sposób jego spalania, informują naukowcy z Kanady. Sepher Mosadegh i jego zespół z University of British Columbia badają, w jaki sposób dodawanie w różnych warunkach nanocząstek tlenku grafenu przyspiesza rozbijanie paliwa na niewielkie kropelki. Ich odkrycie może doprowadzić do pojawienia się silników samolotowych, które będą nie tylko emitowały mniej węgla, ale będą miały też większą moc. Już autorzy wcześniejszych badań wskazywali, że dodanie nanocząstek może usprawnić spalanie paliwa. Mosadegh wraz z kolegami badają ich wpływ na atomizację ciekłych paliw. W wyniku atomizacji pojawiaja się niewielkie kropelki, dzięki którym spalanie jest bardziej efektywne. Wciąż nie do końca rozumiemy, w jakim tempie dochodzi do atomizacji, ani jak wpływa ona na tempo spalania. Chcąc lepiej poznać ten ostatni proces, kanadyjscy uczeni wzbogacili etanol o trzy różne rodzaje nanocząstek tlenku grafenu. Każdy z nich utleniał się w różnym stopniu. Ponadto badano taką mieszankę przy różnej temperaturze paliwa, różnym stężeniu nanocząstek i różnej ich wielkości. Po stworzeniu szeregu mieszanek paliwowych naukowcy wykorzystali spektroskopię w podczerwieni oraz ultraszybkie kamery, do badania procesów zachodzących w komorze spalania. Okazało się, że proces spalania można przyspieszyć, gdy koncentracja nanocząstek wynosi już 0,1%. Przy odpowiednim dobraniu właściwości samych nanocząstek i wywołaniu w ten sposób intensywnej atomizacji płynu, tempo spalania udało się zwiększyć nawet o 8,4%. Naukowcy mówią, że może mieć to olbrzymie znaczenie w wielu miejscach, gdzie węglowodory używane są jako paliwo. Na przykład w silnikach samolotowych, które dzięki temu mogą mieć większą moc, emitując przy tym mniej węgla. Szczegóły badań zostały opublikowane w piśmie Combustion and Flame. « powrót do artykułu

Nanocząstki stosowane w terapii przeciwnowotworowej mogą... przyspieszać pojawianie się przerzutów. Naukowcy z Narodowego Uniwersytetu Singapuru wykorzystali podczas swoich badań nowotwór piersi jako model. Odkryli, że nanocząstki złota, ditlenku tytanu, srebra i ditlenku krzemu, które są m.in. wykorzystywane w medycynie, poszerzają przestrzenie pomiędzy komórkami naczyń krwionośnych, przez co inne komórki, w tym komórki rakowe, mogą łatwiej wydostać się z naczyń krwionośnych. Nowo odkryte zjawisko nazwano indukowaną nanomateriałami nieszczelnością śródbłonkową (NanoEL). Zjawisko to, jak się okazuje, przyspiesza pojawianie się przerzutów i pomaga komórkom nowotworowym obecnym we krwi wydostać się poza układ krwionośny. Niesie to ze sobą dwa groźne skutki. Po pierwsze guzy wtórne pojawiają się wcześniej i szybciej rosną, po drugie komórki nowotworowe trafiają do miejsc wcześniej dla nich niedostępnych. Dla pacjenta nowotworowego oznacza to, że w dłuższym terminie wcześniejsza ekspozycja na nanocząstki, a są one obecne zarówno w przetworzonej żywności jak i w kosmetykach oraz zanieczyszczeniach powietrza, może przyspieszyć postępy raka, nawet jeśli pacjentowi temu nie podawano leków z nanocząstkami, mówi współautor badań profesor David Leong. Uczony dodaje, że podczas projektowania leków konieczne jest dokonanie oceny interakcji pomiędzy nanocząstkami a systemami biologicznymi w organizmie. Musimy być pewni, że nanocząstki dostarczane pacjentowi w lekach przeciwnowotworowych nie przyspieszą choroby. Jako, że nanomedycyna szybko się rozwija, musimy też zrozumieć, co powoduje, że nanocząstki wywołują ten niespodziewany skutek, dodaje. Na szczęście nie mamy tu do czynienia z zerojedynkową sytuacją. Istnienie efektu NanoEL można wykorzystać. Uczeni z Singapuru próbują zaprząc go do opracowania bardziej skutecznych terapii. Na przykład nanocząstki wywołujące NanoEL można by wykorzystać do celowego rozszczelnienia naczyń krwionośnych tak, by leki mogły dotrzeć do miejsc, do których wcześniej nie docierały. Badamy obecnie możliwość wykorzystania NanoEL do niszczenia niedojrzałych guzów nowotworowych tam, gdzie dotychczas nie było możliwe dostarczanie leków, gdyż obecne w tych miejscach naczynia krwionośne były całkowicie szczelne. Musimy tutaj bardzo precyzyjne dobrać czas, w którym guz jest wystawiony na działanie nanocząstek. Dzięki temu można by zaatakować źródło choroby jeszcze zanim guz urośnie, zacznie się rozprzestrzeniać i stanie się dużym problemem, stwierdza Leong. Jak zauważa inny, badacz, profesor Ho Han Kiat, zjawisko to można wykorzystać też tam, gdzie brak przesączalności naczyń krwionośnych jest problemem. Na przykład w marskości wątroby mamy do czynienia z dużą ilością blizn, przez co występuje brak przeciekania, przez co składniki odżywcze nie wydostają się z naczyń krwionośnych. Badamy właśnie możliwość wykorzystania NanoEL do przywrócenia wymaganego przepływu krwi w tkance bliznowatej. « powrót do artykułu

Naukowcy z Politechniki Krakowskiej pracują nad inteligentnymi nośnikami leków, które pozwolą na skuteczniejszą walkę z chorobami nowotworowymi. Nanocząstki tlenkowe na bazie tlenków cynku i tytanu pozwolą celnie atakować nowotwór lekiem bez uszkadzania zdrowych tkanek i narządów. W wielu stosowanych dziś terapiach onkologicznych skutki uboczne podawania środków farmakologicznych są jednym z najpoważniejszych wyzwań dla lekarzy i chorych. W terapiach celowanych raka stosuje się od dawna nośniki leków, bo mają wiele zalet, takich jak m.in. obniżenie toksyczności czystego leku, zwiększenie jego stabilności, rozpuszczalności i biodostępności.  Obecnie w medycynie najczęściej używa się jednak nośników na bazie polimerów syntetycznych, polimerów naturalnych, miceli fosfolipidowych czy nanocząstek metalicznych i tlenkowych, które mają szereg ograniczeń. Są toksyczne, nieodporne mechanicznie, mogą magazynować się w zdrowych tkankach lub są zbyt szybko usuwane z organizmu przez układ odpornościowy człowieka. Na Politechnice Krakowskiej pracujemy nad nowymi materiałami, które pozwolą na pokonanie tych ograniczeń – mówi dr inż. Jolanta Pulit-Prociak z Wydziału Inżynierii i Technologii Chemicznej PK. Pod jej kierunkiem, zespół naukowców z Politechniki, wspierany przez badaczy z UR i UJ, opracowuje  technologię otrzymywania nietoksycznych nośników substancji aktywnych na bazie tlenków cynku i tytanu. – W nowych nośnikach leków toksyczność zostanie wyeliminowana lub w znaczącym stopniu ograniczona, będą one mogły dotrzeć do konkretnej tkanki nowotworowej, charakteryzować je też będzie zwiększona biodostępność i korzystny profil uwalniania leku, dzięki któremu będzie on lepiej przez pacjenta tolerowany. Jak wyjaśnia badaczka z PK, stosowanie tlenków metalicznych w medycynie onkologicznej ma niebagatelne znaczenie, gdyż, w porównaniu do związków polimerowych, są one bardziej odporne na warunki, które spotykają w organizmie człowieka – ciepło, zmiany pH, stres mechaniczny i degradację hydrolityczną (rozpad w wyniku reakcji z wodą). Dzięki temu nanometryczne tlenki metaliczne można wykorzystać jako bardziej efektywne i precyzyjne nośniki substancji farmakologicznych niż dotąd stosowane w medycynie. Naszym celem jest wytworzenie innowacyjnych nośników substancji leczniczych na bazie nanostrukturalnych tlenków metalicznych, których właściwości pozwalałyby na bezpieczne stosowanie w organizmach żywych. Zakładamy, że uzyskamy innowacyjny materiał poprzez przyłączanie do nanonośnika czynników zabezpieczających przed uwalnianiem jonów metalicznych, które są odpowiedzialne za toksyczną aktywność. Co ważne, chcemy opracować nanonośniki o średnim rozmiarze cząstek mieszczącym się w zakresie 50–800 nm. To skutecznie zabezpieczy pacjenta przed przedostaniem się leku, transportowanego przez nośnik, do zdrowych tkanek. Jednym z istotnych zagadnień w badaniach jest też analiza stabilności połączeń wytworzonych pomiędzy nośnikiem a lekiem. Potwierdzenie ograniczenia lub zahamowania niepożądanych właściwości nośnika będzie stanowić podstawę do wykorzystania naszego wynalazku do produkcji specyficznej postaci leków do pasywnych terapii nowotworowych – wyjaśnia dr inż. Pulit-Prociak. W takich terapiach wykorzystuje się anatomiczne i fizjologiczne właściwości guza nowotworowego, który charakteryzuje się zwiększoną przepuszczalnością naczyniową (nieszczelną siecią naczyń krwionośnych). Naukowcy ustalili, iż średnica szczelin w tkance nowotworowej wynosi od 100 do 800 nm, podczas, gdy w zdrowych tkankach jedynie 2–6 nm. Średni rozmiar większości leków przeciwnowotworowych jest niewielki i nie przekracza 10 nm. Stosowanie ich w samodzielnej postaci powodowałoby ich przenikanie do tkanek zdrowych i chorych w równym stopniu. Połączenie ich z nanonośnikami, których średni rozmiar mieści się w zakresie 50–800 nm, znacząco ograniczy lub wręcz wyeliminuje wnikanie substancji leczniczych w strukturę zdrowych tkanek. Zakończenie prac nad projektem Opracowanie sposobu wytwarzania nietoksycznych nośników substancji czynnych na bazie nanomateriałów planowane jest na grudzień 2021 r. Technologię opracowaną w rezultacie projektu będą mogły wykorzystać firmy farmaceutyczne produkujące leki lub substancje pomocnicze, ale najważniejszym beneficjentem naszych badań jest pacjent onkologiczny. Nowe nośniki leków będą chroniły chorego przed niepożądanymi skutkami terapii celowanej i czyniły ją mniej uciążliwą – podkreśla dr inż. Jolanta Pulit-Prociak. « powrót do artykułu

Naukowcy ze Stanford University wykorzystali namagnetyzowany przewód do przechwycenia komórek nowotworowych swobodnie poruszających się w krwi chorego. Technika ta może wkrótce posłużyć do wczesnej diagnozy nowotworów. Najpierw do układu krwionośnego wprowadza się namagnetyzowane nanocząstki, które przygotowano tak, by przyczepiały się do komórek nowotworowych. Po wprowadzeniu do żyły przewód wyłapuje te nanocząstki z przyczepionymi doń komórkami. Technika, którą przetestowano dotychczas na świniach, pozwala na wychwycenia od 10 do 80 razy więcej komórek nowotworowych niż inne techniki wykrywania nowotworów we krwi. To czyni ją potencjalnie bardzo użytecznym narzędziem do wczesnej diagnostyki. Może być ona wykorzystana również do oceny skuteczności terapii antynowotworowej. Jeśli terapia taka będzie skuteczna, we krwi powinno pojawić się więcej komórek, co jest spowodowane obumieraniem guza i odrywaniem się od niego komórek, następnie, po skurczeniu się guza, liczba komórek we krwi powinna się zmniejszyć. Naukowcy skupiają się na wykorzystaniu przewodu w nowotworach, jednak przyznają, że może on mieć znacznie szersze zastosowanie. Można go użyć w każdej innej chorobie, w przebiegu której we krwi pojawiają się charakterystyczne dla niej molekuły czy komórki. Wyobraźmy sobie, że badamy pacjenta pod kątem infekcji bakteryjnej, krążącego resztkowego DNA nowotworowego czy komórek odpowiedzialnych za stany zapalne. W każdym z tych przypadków przewód oraz nanocząstki pomogą wzmocnić sygnał i tym samym wykryć chorobę, mówi profesor Sanjiv Gambhir, główny autor badań. Nowa technika wykrywania komórek nowotworowych we krwi może okazać się bardzo użytecznym narzędziem. Teoretycznie do wykrycia nieprawidłowych komórek wystarczyłoby pobranie krwi i jej zbadanie pod mikroskopem. Problem jednak w tym, że w wielu przypadkach we krwi znajduje się bardzo mało komórek nowotworowych, pobierając więc krew możemy nie pobrać żadnej z nich. Przewód i namagnetyzowane nanocząstki powinny poradzić sobie z tym problemem. Niewielki przewód można umieścić w ciele pacjenta na dłuższy czas, co znakomicie zwiększa szansę, że przyczepią się do niego nanocząstki z dołączonymi do nich komórkami. Naukowcy nie starali się jeszcze o zgodę na przeprowadzenie testów swojej technologii na ludziach. Podczas badań na świniach przewód był wprowadzany do żyły w pobliżu ucha świni. Żyła ta jest podobna do żyły na ludzkim ramieniu. I to właśnie tam naukowcy mają zamiar umieszczać swój przewód. Wstępne wyniki badań są bardzo obiecujące. Wykazały one bowiem, że przewód, w porównaniu do 5-mililitrowej próbki krwi pobranej za pomocą strzykawki, przyciąga nawet 80-krotnie więcej komórek nowotworowych. Jego maksymalna skuteczność jest więc taka, jak skuteczność pobrania i przebadania 80 próbek krwi. A wszystko to w zaledwie 20 minut. « powrót do artykułu

Udało się dokonać wielkiego przełomu na polu materiałoznawstwa w skali nano. Grupa naukowców stworzyła nanocząstki złożone z ośmiu pierwiastków, o których wiadomo, że nie tworzą jednorodnych struktur. Zmieszanie tych pierwiastków i stworzenie z nich homogenicznej nanostruktury zwanej stopem nanocząstki o wysokiej entropii znacząco rozszerza naszą wiedzę o materiałach w skali nano oraz to, co potrafimy z nimi zrobić. Dotychczas udawało się w ten sposób bowiem połączyć najwyżej trzy pierwiastki, które nie mieszają się równo. Wyobraźmy sobie, że pierwiastki to klocki Lego. Gdy są tylko trzy kolory i rozmiary, to masz bardzo ograniczoną liczbę kombinacji i struktur, jakie możesz stworzyć. My zwiększyliśmy liczbę klocków w pudełku, możemy tworzyć nanomateriały z niemal wszystkim metali i półprzewodników, mówi Liangbing HU, profesor z University of Maryland. Do stworzenia stopu nanocząstek o wysokiej entropii naukowcy wykorzystali dwustopniową metodę, w skład której wchodziło nagłe ogrzanie i nagłe schłodzenie pierwiastków. Metale, takie jak platyna, nikiel, żelazo, kobalt, miedź czy złoto zostały poddane nagłemu działaniu temperatury niemal 3000 stopni Fahrenheita. Ogrzewano je przez 0,55 sekundy. W ten sposób uzyskano jednorodną mieszaninę, którą schłodzono w tempie ponad 100 000 stopni Fahrenheita na sekundę. Dzięki temu całość została ustabilizowana i powstał jednorodny nanomateriał. To prosta metoda, ale jeszcze nikt nie wykorzystał jej do tworzenia nanocząstek. Dzięki podejściu fizycznemu, a nie chemicznemu, osiągnęliśmy coś wyjątkowego, dodaje Yonggang Yao, doktorand z University of Maryland. « powrót do artykułu