Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'nanocząsteczki' .
Znaleziono 20 wyników
-
Nanocząsteczki odpowiedniej wielkości i kształtu mogą przyczynić się do zwalczania przyczyn choroby Alzheimera i innych schorzeń neurodegeneracyjnych. Profesor Nicholas Kotov z University of Michigan uważa, że mogą on przyciągać i więzić włókienka formujące blaszki, które uszkadzają nerwy. Zarówno peptydy amyloidowe, jak i nanocząsteczki, wykazują silną skłonność do formowania włókienek. Chcieliśmy sprawdzić jaki wpływ mają nanocząsteczki na tworzenie włókienek amyloidowych. Zobaczyliśmy niezwykły efekt inhibitorowy, co otwiera drzwi do opracowania nowych leków zapobiegających chorobie Alzheimera - mówi Kotov. Uczony użył czworościennych nanocząsteczek, których wymiary były podobne do formujących się włókienek o odkrył, że włókienka zaczęły łączyć się z nanocząsteczkami, wskutek czego ich geometria została znacznie zaburzona, co zapobiegło dalszemu formowaniu się włókienek. Leki, które są obecnie używane do walki z choroba Alzheimera, łączą się z peptydami amyloidowymi w stosunku 1:1. To zdecydowanie zbyt mało. Tymczasem pojedyncza nanocząsteczka może przechwycić ponad 100 peptydów. Dzięki tak dużej wydajności nanoczasteczki przypominają efektywnością niektóre proteiny wykorzystywane przez organizm do walki z chorobą Alzheimera.
-
Naukowcy z Children's Hospital of Philadelphia wykorzystali pola magnetyczne, aby dostarczyć zawierające żelazo nanocząsteczki do metalowych stentów w uszkodzonych naczyniach krwionośnych. Cząsteczki zawierały lekarstwa zapobiegające blokowaniu naczyń krwionośnych. Badania na zwierzętach wykazały, że metoda taka jest bardziej skuteczna niż standardowo wykorzystywane terapie. Robert J. Levy, główny autor badań, stwierdził, że nowa metoda może stać się główną techniką dostarczania leków i innych materiałów do określonych miejsc w organizmie. Ma ona bowiem tę zaletę, w porównaniu z tradycyjnymi sposobami, że pozwala na dostarczenie wyższych dawek leku, wielokrotne ich transportowanie oraz umożliwia przesłanie różnych leków i innych substancji do jednego stentu. Laboratorium Levy'ego wyprodukowało nanocząsteczki o średnicy 290 nanometrów. Były one zbudowane z biodegradowalnego polimeru pokrytego magnetytem. Najpierw w arteriach szczurów umieszczono stalowe stenty, a następnie dostarczono do nich nanocząsteczki z lekiem o nazwie paklitaksel. Następnie zwierzęta poddano działaniu pola magnetycznego przez pięć minut. Było ono 10-krotnie słabsze niż pole generowane przez urządzenia do rezonansu magnetycznego. Dzięki niemu nanocząsteczki przedostały się wgłąb stentu i do okolicznych tkanek. Grupie kontrolnej dostarczono nanocząsteczki w sposób tradycyjny. Po pięciu dniach zbadano obie grupy zwierząt i okazało się, że grupa, na której użyto pola magnetycznego, miała w okolicznych tkankach od 4 do 10 razy więcej nanocząsteczek. Ponadto po 14 dniach od podania pojedynczej dawki paklitakselu w nanocząsteczkach, u zwierząt poddawanych działaniu pola magnetycznego zauważono znacząco mniej przypadków ponownego zwężenia arterii.
-
Jak uzyskać współczesną wersję atramentu sympatycznego? Wystarczy wykorzystać nanocząsteczki złota, pokryte specjalną substancją o włosowatej budowie. Potem włączamy światło ultrafioletowe i po zaprogramowanym czasie tekst czy obraz znika. Bartosz Grzybowski i jego zespół z Nortwestern University pokryli nanocząsteczki złota 4-(11-dekaoksymerkaptan)azobenzenem, oznaczanym też skrótem MUA. Pod wpływem promieni UV włókna tego związku zmieniają swój kształt i ułożenie (stają się polarne), co sprawia, że nanocząsteczki zbijają się w klastry. Kolor nanocząsteczek zależy od tego, jak blisko siebie się znajdują. Z dala od siebie nanocząsteczki złota są czerwone, lecz gdy się spotkają, najpierw stają się fioletowe, potem niebieskie, a na końcu bezbarwne. Amerykańska ekipa postanowiła wykorzystać pomysł w praktyce. W tym celu nanocząsteczki złota rozproszono w żelu i wprowadzono między dwie plastikowe płytki. Powstały w ten sposób film naświetlano promieniami UV przechodzącymi przez specjalną matrycę lub za pomocą ultrafioletowego "pisaka". W ciągu kilku sekund można było uzyskać żądany wzór. Jak łatwo się domyślić, zmiana barwy nie jest trwała. Gdy wyłączy się źródło światła, nanocząsteczki oddalają się od siebie. Czas trwania obrazu – mierzony w godzinach lub dniach - zależy od ilości MUA, jaką pokryto nanocząsteczki. Wystawienie filmu na oddziaływanie światła widzialnego lub lekkie podgrzanie przyspieszają proces znikania. Wtedy reakcja przebiega w ciągu kilku sekund.
-
Choć nanotechnologia jest jedną z najmłodszych dziedzin nauki, już dziś widać doskonale jej ogromny potencjał. Stopniowo znajduje ona coraz więcej zastosowań także w badaniach z zakresu medycyny, czego doskonałym przykładem są srebrne nanocząsteczki o działaniu przeciwzakrzepowym, opracowane przez naukowców z uniwersytetu Banaras Hindu w indyjskim mieście Balapur. Wytworzenie zakrzepu, czyli złogu komórek powstającego w naczyniach krwionośnych pod wpływem niepożądanej aktywacji układu krzepnięcia krwi, może być stanem bezpośredniego zagrożenia życia. Istnieją co prawda leki ograniczające ryzyko tego patologicznego stanu, lecz ich skuteczność bywa niewystarczająca, a dodatkowo zwiększają one ryzyko samoistnego wystąpienia krwawień. Naukowcy z Indii liczą, że stworzone przez nich nanocząsteczki, swoją średnicą nieprzekraczające 1/50000 średnicy ludzkiego włosa, mogą pomóc rozwiązać ten niezwykle istotny problem. Badania nad nowym wynalazkiem przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, a następnie na myszach. Z ostatniej serii testów wynika, że podanie innowacyjnego środka pozwala na obniżenie prawdopodobieństwa powstawania zakrzepów aż o 40%. Nie stwierdzono przy tym poważnych działań niepożądanych leku. Szczegółowa analiza wykazała, że działanie nanocząsteczek jest możliwe dzięki wnikaniu do wnętrza płytek krwi i blokowania tzw. ziarnistości, czyli pęcherzyków przechowujących składniki potrzebne do przeprowadzenia procesu krzepnięcia. Co więcej, drobiny zawieszone we krwi utrudniają komórkom wchodzenie w kontakt, co dodatkowo chroni przed powstaniem zakrzepu. Autorzy wynalazku podkreślają, że może on okazać się niezwykle przydatny w medycynie. Połączenie zdolności do blokowania aktywności płytek krwi oraz znanych od dawna właściwości antybakteryjnych sprawia, że srebro może stanowić idealną powłokę np. dla stentów, czyli implantów utrzymujących drożność naczyń krwionośnych. Zanim będzie to jednak możliwe, konieczne będzie przeprowadzenie testów oceniających bezpieczeństwo i skuteczność takiego rozwiązania.
-
Bezprzewodowa stymulacja różnych obszarów mózgu bądź uszkodzonych nerwów to marzenie każdego neurologa. Wygląda na to, że się ziściło, ponieważ dwaj badacze z Case Western Reserve University opracowali miniaturowe ogniwa fotoelektryczne z nanocząsteczek półprzewodnika. Pobudzają one neurony po wcześniejszym aktywowaniu za pomocą podczerwieni bądź światła widzialnego. Ben Strowbridge i Clemens Burda wszczepili nanocząsteczki bezpośrednio do tkanki mózgu (nie należała ona do człowieka). Dzięki temu udało im się pobudzić neurony. W przyszłości panowie zamierzają aktywować w tym samym czasie rozproszone grupy komórek nerwowych. Gdyby się to udało, można by w nowy sposób odtwarzać typowe dla zdrowego mózgu złożone wzorce aktywności. W odróżnieniu od głębokiej stymulacji mózgu (ang. deep brain stimulation, DBS), metoda akademików z Case Western Reserve University nie wymaga implantowania metalowych elektrod. To ważne, ponieważ im bardziej DBS zbliża się do odtworzenia naturalnych wzorców aktywności, tym bardziej inwazyjna się staje. Poza tym, jak wyjaśnia Burda, elektrody mogą fizycznie zniszczyć neurony. Równie groźne bywają reakcje chemiczne z ich materiałem "budulcowym". Do tej pory Amerykanie eksperymentowali z przekrojami (skrawkami) mózgu. W kolejnym etapie chcą wypróbować przydatność technologii w stymulowaniu dłuższych szlaków nerwowych w nietkniętym mózgu.
-
Holenderski naukowiec Frans Kampers przekonuje, że żywność, którą zawdzięczamy nanotechnologii, jest zdrowsza i lepiej wchłaniana przez organizm. Wg niego, problem polega na tym, że ludzie nie rozumieją, jakim modyfikacjom podlega pokarm i obawiają się, że może im zaszkodzić. Niemal każdy uważa, że nanotechnologia to nanocząsteczki, a te są niebezpieczne. I tak rodzi się obawa, że nanocząsteczki w pokarmie mogą niekorzystnie oddziaływać na zdrowie. Kampers wyjaśnia jednak, że dzięki tej dziedzinie nauki można zmodyfikować skład produktu w taki sposób, by uwalnianie wartościowych substancji stało się bardziej wydajne, a związki niepożądane przechodziły przez organizm niemal niezauważenie. Co więcej, wszystkie nanostruktury projektuje się tak, by ulegały rozłożeniu podczas trawienia. Holender podkreśla, że europejscy specjaliści uzyskiwali już konstrukcje, które pozwalały na dostarczenie składników odżywczych do konkretnych lokalizacji, co zapewniało maksymalny efekt. Zachowując obiektywizm, Kampers wspomina także o kontrowersjach związanych z nanocząsteczkami, w tym o wykorzystywaniu metali, np. srebra, w opakowaniach. Zabieg ten ma spowolnić psucie, a zatem wydłużyć okres przydatności do spożycia. Ekspert uważa jednak, że zanim upowszechni tę technologię, trzeba lepiej poznać kinetykę i dynamikę nanocząsteczek. Trzeba się upewnić, że nie przedostają się one z opakowania do pokarmu lub napoju.
-
Złoto to nie tylko piękny materiał stosowany przez jubilerów i uwielbiany przez kobiety. Jego zalety doceniają także inżynierowie zajmujący się m.in. nanotechnologią. Ich najnowszym pomysłem jest system precyzyjnego i selektywnego dostarczania leków oparty o złote nanocząstki o różnych kształtach. Autorami pomysłu są badacze z MIT. Wykorzystuje on właściwości dwóch rodzajów pustych w środku nanocząstek o różnych kształtach, nazwanych przez wynalazców "nanokostkami" oraz "nanokapsułkami". Oba typy mikroskopijnych naczynek reagują na światło podczerwone i topią się po oświetleniu, lecz dzieje się to przy emisji fal o różnych długościach. Ponieważ badane nanocząstki są w środku puste, możliwe jest wypełnienie ich różnymi substancjami, np. lekami. Opracowany system pozwala na bardzo precyzyjne dostarczanie "ładunku" zawartego w nanocząstkach. Przechowywany związek jest uwalniany wyłącznie po oświetleniu światłem podczerwonym, dzięki czemu możliwe jest np. podanie leku dożylnie, a następnie oświetlanie wyłącznie chorej tkanki. Co ważne, przenoszone substancje mogą być też uwalniane w ściśle określonej kolejności, jedna po drugiej. Aby to osiągnąć, wystarczy zastosować w odpowiedniej kolejności fale o różnej częstotliwości. Pierwsze eksperymenty z zastosowaniem wynalazku przeprowadzono na nanokostkach i nanokapsułkach zawierających DNA. Zdaniem autorów nic nie stoi jednak na przeszkodzie, by we wnętrzu nanocząstek umieścić inne substancje. Co więcej, powinno być możliwe opracowanie bardziej złożonego systemu, zdolnego do przenoszenia trzech lub nawet czterech różnych substancji w "pojemnikach" o różnych kształtach, reagujących na ściśle określony i charakterystyczny dla siebie rodzaj fal. Szczegółowe informacje na temat projektu opublikowano w czasopiśmie ACS Nano.
-
Niewielki sensor zdolny do wykrywania różnorakich substancji w próbce krwi lub śliny został zaprezentowany przez firmę Philips. Jest to jeden z najmniejszych tego typu aparatów, które doczekały się wprowadzenia na rynek. Debiutujące urządzenie (oraz technologię będącą jego sercem) nazwano Magnotech. Zdaniem producenta, jest ono na tyle proste w obsłudze, że może być wykorzystywane w domu przez samego pacjenta. Nie oznacza to jednak, że jest to maszyna prymitywna. Wprost przeciwnie - wykonywane przez nią analizy są dokładne i pozwalają na analizę kilku parametrów jednocześnie, zaś szybkość wykonywania testów pozostawia w tyle nawet złożone "kombajny" stosowane w laboratoriach klinicznych. Magnotech otwiera drzwi do zmian. Oferuje branży związanej z badaniami laboratoryjnymi możliwość wyprowadzenia niektórych testów z laboratorium, tłumaczy sekret technologii Marcel van Kasteel, wiceprezydent Philips Handheld Immunoassays - oddziału firmy zajmującego się jej rozwojem. Dodaje: W dalszej perspektywie, wyobrażamy sobie różne rodzaje stacji diagnostycznych - zarówno tych stacjonarnych, zautomatyzowanych, jak i nowych, mieszczących się w dłoni systemów przenośnych - współpracujące jako części "sieci diagnostycznej" wykorzystującej połączenia przewodowe lub bezprzewodowe oraz złożone rozwiązania informatyczne w celu przechowywania i wspomagania interpretacji danych. Sekretem technologii są wymienne wkłady zawierające magnetyczne nanocząsteczki oraz połączone z nimi molekuły odpowiedzialne za wykrywanie poszukiwanych substancji (choć informacje prasowe nie są w tej kwestii precyzyjne, można przypuszczać, iż chodzi tu o przeciwciała). Po automatycznym załadowaniu krwi lub śliny do wnętrza maszyny dochodzi do związania odczynników z wyszukiwanymi związkami zawartymi w próbce. Następne uruchamiany jest miniaturowy elektromagnes, który ma za zadanie wychwycić utworzone kompleksy i związać je z powierzchnią sensora. Kolejnym etapem analizy jest usunięcie z mieszaniny tych przeciwciał, które nie zostały związane. W tym momencie możliwe jest już wykonanie właściwego pomiaru. Techniką pozwalającą na określenie stężenia poszukiwanych związków jest ocena tzw. całkowitego odbicia wewnętrznego. Jest to metoda optyczna, mierząca koncentrację substancji na podstawie jej zdolności do odbijania światła. Ogromną zaletą Magnotech jest możliwość wykonania testu na bardzo małej próbce - wystarcza do tego nawet kropla krwi lub śliny. Przeprowadzenie kompletnego badania trwa zaledwie 1-5 minut. Dla porównania, tradycyjne zestawy diagnostyczne potrzebują na to od 30 do 60 minut, co w sytuacji zagrożenia zdrowia lub życia bywa niekiedy czasem zbyt długim. Przedstawiciele Philipsa zaprezentowali już pierwsze pilotażowe testy ukazujące możliwości nowej technologii. Pierwszy z nich pozwala na wykrycie tzw. sercowej troponiny I, jednego z białek kluczowych dla diagnostyki zawału serca. Drugi umożliwia ocenę stężenia parathormonu, regulującego gospodarkę wapnia i fosforu w organizmie. Pomimo skrajnie niskich stężeń obu substancji, udaje się je wykryć z precyzją porównywalną z klasycznymi badaniami laboratoryjnymi. Podobne wyniki osiągnięto podczas badań pozwalających na ocenę stężenia morfiny w ślinie osób nadużywających tego leku. Pierwsze egzemplarze Magnotech mają trafić do odbiorców na początku przyszłego roku. Planowana cena urządzenia nie została jeszcze podana.
-
Niewielkie "plecaki" przytwierdzające się samodzielnie do komórek zostały opracowane przez specjalistów z MIT. Ich zdaniem, tego typu struktury mogą pewnego dnia stać się ważnym narzędziem diagnostycznym i terapeutycznym. Struktury, o których mowa, to w rzeczywistości polimerowe kieszonki zbudowane z trzech warstw o różnych właściwościach. Dolna, syntetyzowana jako pierwsza, służy do przymocowania "plecaka" do podłoża. Środkowa uszczelnia pęcherzyk i pozwala przechowywać w nim różnego rodzaju substancje, zaś warstwa górna, wytwarzana jako ostatnia, pozwala na przyłączenie się naczynia do powierzchni komórki. Gdy produkcja pęcherzyka jest zakończona, do naczynia wpuszcza się komórki (np. limfocyty). Niemal natychmiast wiążą się one z "plecakami" i tym samym przywierają do dna naczynia. W tym momencie wystarczy nieznacznie obniżyć temperaturę otoczenia, by dolna warstwa rozpuściła się i uwolniła komórkę z przyczepionym pęcherzykiem. Aby sprawdzić siłę wiązania naczynka z powierzchnią komórki, przeprowadzono prosty test. Pęcherzyki zostały wypełnione nanocząstkami reagującymi na pole magnetyczne, a następnie, po oderwaniu komórek od dna, przyłożono do naczynia hodowlanego magnes. Efekt eksperymentu przedstawia film: Mauro Ferrari, dyrektor wydziału medycyny Uniwersytetu Teksańskiego niezwiązany z badaniami, zauważa istotną cechę opracowanej technologii: zwykle cząsteczki połączone z powierzchnią komórki są wchłaniane w ciągu kilku sekund. Fakt, że ten wynalazek zostaje tam na dłużej, jest godny uwagi. Zdaniem Michaela Rubnera, jednego z autorów "plecaków", ten proces umożliwia zastosowanie wielu różnych rodzajów ładunku. Badacz twierdzi, że technologia pozwala na zastosowanie wielu związków, nawet tych toksycznych, i szczelne zamknięcie ich wewnątrz pęcherzyka. Stwarza to, przynajmniej teoretyczne, wspaniałe możliwości dostarczania bardzo silnych toksyn do zmienionych chorobowo tkanek. Dotychczas nie przeprowadzono testów oceniających przeżywalność komórek oraz ich zachowanie w żywym organizmie. Istnieje np. ryzyko, że będą one "gubiły" swój ładunek albo przestaną się mieścić w wąskich szczelinach w obrębie układu krwionośnego. Zdaniem Rubnera dotychczasowe testy nie dostarczają niepokojących informacji, a budowa "plecaczków" nie powinna utrudniać naturalnego sposobu poruszania się komórek. Mimo to, jak podkreśla, prawdziwym sprawdzianem technologii będą testy na zwierzętach. Aby ułatwić badania nad zachowaniem "plecaków" w organizmie żywym (i jednocześnie sprawdzić ich przydatność w procedurach diagnostycznych), badacze planują wykorzystanie jednego z dwóch rodzajów ładunku. Mogą to być albo nanocząsteczki reagujące na pole magnetyczne, które mogłyby być wykrywane za pomocą tomografii rezonansu magnetycznego, albo barwniki fluorescencyjne, których świecenie jest bardzo łatwe do wykrycia. Ostatecznym celem, jaki chcieliby osiągnąć badacze z MIT, jest "ulepszenie" komórek odpornościowych i wyposażenie ich w ładunek śmiertelny dla nowotworu. Komórki pacjenta mogłyby być pobrane z jego ciała, a następnie, po serii modyfikacji, podane z powrotem w celu zniszczenia guza. Nierozwiązanym problemem wydaje się być jednak brak kontroli nad uwalnianiem i otwieraniem pęcherzyków w określonych sytuacjach. To nowe podejście, opisuje swój mikroskopijny wynalazek Rubner. Można je wykorzystywać na bardzo wiele sposobów, a my mamy nadzieję, że ta elastyczność będzie mogła być wykorzystana w sposób naprawdę wartościowy dla społeczeństwa. Niestety, badacz zastrzega jednocześnie, że nim stanie się to możliwe, może minąć jeszcze trochę czasu.
-
W miarę rozwoju nanotechnologii coraz więcej naukowców zwraca uwagę na to, że wprowadzamy do swojego środowiska materiały o nieznanych właściwościach. Używamy zdobyczy nanotechnologii nie wiedząc, czy nie są one szkodliwe dla naszego zdrowia. Ostatnie badania przeprowadzone przez Centrum Medyczne University of Rochester pokazują, że takie zagrożenie może istnieć. W Nano Letters ukazał się artykuł, którego autorzy informują, iż co najmniej jeden rodzaj nonocząstek przenika przez skórę myszy. Mowa tutaj o kropkach kwantowych. Są to, co prawda, najmniejsze z produkowanych nanocząstek, ale sam fakt, iż przenikają przez skórę, nasz pierwszy i najważniejszy mechanizm obronny, pokazuje, że nie można wykluczyć przenikania innych nanocząstek. Co więcej, badania pokazały, że gdy skóra zostanie oświetlona światłem ultrafioletowym (pochodzącym np. ze Słońca), przenikanie staje się łatwiejsze. To rodzi pytanie o bezpieczeństwo kosmetyków zawierających nanocząsteczki. Wiele z nich, szczególnie kremy z filtrami słonecznymi, korzysta ze szczególnych właściwości nanocząstek. Dlatego też Lisa DeLouise, która jest odpowiedzialna za wspomniane badania, chce teraz sprawdzić czy nanostruktury z dwutlenku tytanu i tlenku cynku - one są bowiem najczęściej stosowane w kosmetykach - również przenikają przez skórę. Specjaliści przewidują, że znaczenie badań nad wpływem nanocząsteczek na ludzkie zdrowie będzie rosło, gdyż tak naprawdę wciąż nie wiemy, w jaki sposób mogą się one zachowywać, gdy przedostaną się do organizmu.
-
Alexander Eychmüller i jego zespół z Politechniki w Dreźnie zauważyli, że grzyby w naturalny sposób absorbują nanocząsteczki metali. Po włączeniu ich do plechy powstają hybrydy grzyb-metal, które można wykorzystać np. w katalizatorach lub środkach odkażających. W metalowych katalizatorach przemysłowych wykorzystuje się kryształy metali, np. niklu, żelaza czy platyny. By uzyskać jak największą powierzchnię metaliczną, trzeba się posłużyć obojętnym podłożem o jak największej powierzchni właściwej (przy zachowaniu stosunkowo niedużej objętości). Cząsteczki katalizatora nie powinny się zlepiać ani tworzyć spieków, dlatego chemicy uciekają się do pomocy roztworu. W takich warunkach trudno jednak oddzielić cząsteczki katalizatora od produktów reakcji. Grzyby, które je asymilują i stabilizują, wydają się więc idealnym rozwiązaniem. Odzyskanie katalizatora z plechy wydaje się bowiem może nie dziecinnie łatwym, ale ułatwionym zadaniem. Niemcy podawali grzybom, w tym pędzlakom (Penicillium), pożywki z różnymi metalami: złotem, srebrem, platyną i palladem. Po dwóch miesiącach obejrzeli ich grzybnię pod skaningowym mikroskopem elektronowym. Okazało się, że strzępki pokrywa metaliczna skórka – miniaturowe cząsteczki tworzyły warstwę o grubości do 200 nanometrów. Naukowców zaskoczyło, że grzybom zdawało się to w ogóle nie przeszkadzać. Jeden z gatunków nie reagował nawet na skorupę ze srebra, które jest przecież wykorzystywane jako środek dezynfekujący i jest dla wielu mikroorganizmów toksyczne. Co najważniejsze, chociaż warstwa była grubsza od średnicy poszczególnych cząsteczek (10-20 nanometrów), nie zlepiły się one w większe bryły, a katalizator zachował swoje cenne właściwości. Eychmüller uważa, że odkrycie i opisanie mechanizmu, za pośrednictwem którego grzyby wiążą się z metalami, pomoże wyjaśnić, czemu niektóre organizmy są szczególnie podatne na akumulację metali ciężkich. Musi istnieć powód, czemu specyficzne nanocząsteczki wiążą się ze specyficznymi grzybami. Do tej pory niewiele wiemy o oddziaływaniach zachodzących na tym poziomie.
-
Brytyjscy naukowcy opracowali nanofarbę, która po włączeniu ultrafioletu może zabijać lekooporne superbakterie. To doskonałe rozwiązanie dla szpitali, bo w łatwy i tani sposób można by się pozbyć niechcianych gości. Farba zawiera mikrocząsteczki tlenku tytanu (IV), dawniej nazywanego dwutlenkiem tytanu. To on jest śnieżnobiałym pigmentem (bielą tytanową), stosowanym do produkcji farb, emalii, papieru, a nawet kosmetyków. Często stykają się z nim także miłośnicy tenisa, ponieważ po sproszkowaniu wytycza się nim linie na korcie. TiO2 może zabijać bakterie, ponieważ charakteryzuje się wysoką absorpcją w zakresie promieniowania ultrafioletowego. Powstają wtedy aktywne cząsteczki, oczyszczające pomalowane powierzchnie. Byłoby najlepiej, gdyby dwutlenek tytanu wykazywał właściwości antybakteryjne przy promieniowaniu o długości fali spotykanej w pomieszczeniach [...] – wyjaśnia Lucia Caballero z Manchester Metropolitan University. Naukowcy przyglądali się przeżywalności E.coli w przypadku farb przygotowanych w oparciu o różną recepturę, które naświetlano promieniami o rozmaitej długości i natężeniu. Caballero zaznacza, że najlepsze rezultaty uzyskano, gdy stężenie nanocząsteczek tlenku tytanu (IV) było wyższe niż w stosowanych dotąd farbach (normalnie jego zawartość waha się w granicach 20-30%). Brytyjczycy rozpoczęli eksperymenty od farb z wysoką zawartością dwutlenku tytanu (do 80%), które pozbawiono wszelkich dodatków. Potem analizowali skuteczność farb z mniejszym stężeniem TiO2 i większą zawartością wypełniaczy. Pospolite dodatki do farb, takie jak węglan wapnia, krzemionka czy talk, pogarszają właściwości antybakteryjne nanofarby. W obecności węglanu wapnia spadają one nawet o 80%. Nasze testy farb komercyjnych wykazały, że ich zdolność do dezaktywacji patogenów była silnie zmniejszona w porównaniu do receptury pozbawionej takich składników. Caballero przypuszcza, że wypełniacze nie dopuszczają do pobudzenia niektórych cząsteczek dwutlenku przez promieniowanie UV. Nowa farba ma też jedną sporą wadę. Nie odróżnia bakterii od innych substancji. Atakuje patogeny, ale rozkłada również akrylowy emulgator. Obecnie Brytyjczycy pracują nad rozwiązaniem tego problemu. Podobne pokrycie powierzchni przyda się nie tylko w szpitalach, ale i w domowych łazienkach, przedszkolach i świetlicach, a także w różnych przybytkach użyteczności publicznej, np. szaletach. Skażenie postępowałoby wolniej, a koszty utrzymania higieny znacznie by spadły. Po raz pierwszy opisano właściwości bakteriobójcze TiO2 w 1985 roku. Wtedy to Tadashi Matsunaga z tokijskiego University of Agriculture and Technology zauważył, że mikroby umierają po zetknięciu z kompozytem dwutlenku tytanu i platyny. Potem biolodzy zauważyli, że promieniowanie UV wzbudza elektrony na powierzchni cząsteczek TiO2 i zapoczątkowuje reakcję z cząsteczkami wody. W efekcie powstaje mieszanina grup hydrokyslowych (-OH) i jonów ponadtlenkowych (O2-), niszcząca błony komórkowe organizmów.
-
Szkło barwione złotem oczyszcza powietrze, gdy zostanie podgrzane przez słońce. Tym samym, wg profesora Zhu Huai Yonga z Politechniki w Queensland, średniowieczni szklarze, którzy pracowali nad witrażami, byli pierwszymi nanotechnologami. Rzemieślnicy uzyskiwali poszczególne barwy, posługując się nanocząsteczkami złota różnych rozmiarów. Ich dzieła można podziwiać w licznych europejskich kościołach. Przez wieki ludzie podziwiali wyłącznie dzieła sztuki i trwałość kolorów, ale prawie nie zdawano sobie sprawy, że witraże są, by posłużyć się współczesną terminologią, filtrami fotokatalitycznymi z nanocząsteczkami złota. Profesor zaznacza, że naenergetyzowane przez słońce złoto może unieszkodliwić m.in. lotne związki organiczne (LOC, od ang. volatile organic compounds). Są one emitowane przez szereg przedmiotów codziennego użytku, np. nowe samochody, wykładziny, linoleum, środki czyszczące, pokrycia dźwiękoszczelne, tkaniny syntetyczne, farby czy tapicerkę. Pole elektromagnetyczne promieniowania słonecznego sprzęga się z drganiami elektronów w cząsteczkach złota i powstaje rezonans. Pole magnetyczne na powierzchni nanocząsteczek złota może się zwiększyć nawet stukrotnie, czego skutkiem jest rozłożenie zanieczyszczeń powietrza. W wyniku opisanej reakcji powstają niewielkie, a więc nieszkodliwe, ilości dwutlenku węgla. Fizyk jest bardzo podekscytowany odkryciem. Zachwyca się ekologicznością rozwiązania (filtr jest zasilany wyłącznie energią słoneczną) oraz jego energooszczędnością – podgrzaniu ulegają bowiem wyłącznie cząsteczki złota. W przebiegu konwencjonalnych reakcji chemicznych podgrzewa się wszystko, a to marnotrawstwo. Dzięki opisanej technologii można by otrzymywać specyficzne związki w temperaturze pokojowej.
-
Naukowcy z Uniwersytetu Wiktorii w Nowej Zelandii opracowali barwniki z dodatkiem czystego złota i srebra. Pozwoliło to na uzyskanie niezwykłych barw. Szal ze złotymi nanocząsteczkami zaprezentowano na konferencji Instytutu Nanonanuki i Technologii w Bostonie. Wbrew oczekiwaniom, wełna merynosów i inne tkaniny zafarbowane w ten sposób nie są złote ani srebrne. W przypadku drobinek złota gama uzyskanych kolorów zmienia się między fioletem a żółcią. Przy srebrze udało się stworzyć jaskrawe żółcie, zielenie i pomarańcze. Istnieje też możliwość uzyskania całkiem nowej barwy poprzez zmieszanie kilku innych. Liczba nanocząsteczek złota lub srebra wpływa na intensywność barwy. Poza tym kolor wełny uzależniony jest od rozmiarów nanodrobinek oraz ich kształtu. Sferyczne cząsteczki złota o średnicy ok. 10 nanometrów dają barwę czerwonego wina. Gdy ich rozmiar wzrasta stopniowo do 100 nanometrów, kolejno pojawiają się czerwień, fiolet, niebieski, a na końcu różne odcienie szarości. Cząsteczki srebra są bardziej "zmyślne" – wyjaśnia James Johnston. Rozmiar i kształt (kulisty, trójkątny, okrągłych płytek i graniastosłupów) wpływa na ich kolor. Stąd odcienie zieleni, żółci i pomarańczowego. Johnston twierdzi, że w odróżnieniu od tradycyjnych nowe barwniki są przyjazne dla środowiska. Co więcej, zafarbowana w ten sposób wełna nie blaknie, nie wyciera się i nie elektryzuje. Złote nanocząsteczki nigdy się nie wypłukują. Na tym jednak nie koniec, tkanina jest delikatna w dotyku, a kolor wyjątkowo subtelny. Garderoba barwiona nanocząsteczkami złota/srebra ma też jeden spory minus – cenę. Szal z wełny ze szlachetnymi drobinkami, taki jak zademonstrowany na konwencie, będzie kosztował ok. 200-300 dol. Nowozelandczyk nie ujawnił, z jakimi projektantami mody prowadzi pertraktacje, ale ma nadzieję, że jego barwniki zadebiutują na wybiegu jeszcze w tym roku. Nanocząsteczki metali szlachetnych nie są "wymysłem" ostatnich lat. Od stuleci złoto dodawano do szkła, by w ten sposób zabarwić je na czerwono. Badano także ich potencjał leczniczy. Od ok. 10 lat nanocząsteczki srebra można znaleźć w materiale, z którego są wykonane skarpety czy maskotki dla dzieci. Zdecydowano się na to ze względu na antybakteryjne właściwości tego pierwiastka. Niestety, okazuje się, że pojawiły się zanieczyszczenia wody tym metalem.
-
Naukowcy z University of Missouri-Columbia i U.S. Army połączyli ze sobą dwa nanomateriały, z których jeden działa jako paliwo, a drugi jako utleniacz. Uzyskali w ten sposób miksturę, która spala się tak gwałtownie, że wywołuje falę uderzeniową pędzącą z prędkością do 1000 metrów na sekundę (3 Mach). Uczeni mają nadzieję, że uda się ją wykorzystać do... leczenia nowotworów. Profesor Shubhra Gangopadhyay wyjaśnia: Byliśmy w stanie zintegrować te materiały z układami scalonymi i użyć takich systemów do wywoływania fal uderzeniowych. Systemy te będą miały szereg zastosowań w wojskowości, ale również w naukach biologicznych. Mogą zostać wykorzystane do precyzyjnego dostarczania leków czy genów. Jako paliwo działają nanopręciki z tlenku miedzi, które charakteryzuje mała gęstość, a utleniaczem są nanocząsteczki aluminum. Powierzchnia pręcików i nanocząsteczek jest olbrzymia w stosunku do ich objętości. A w skali nano połączenia małej gęstości i dużej powierzchni styku prowadzi do błyskawicznie przebiegającej reakcji spalania. Uczeni opisują, w jaki sposób można wykorzystać ich technologię. Najpierw tradycyjnie za pomocą igły wprowadzamy lek do ciała pacjenta. Rozprzestrzenia się on po całym organizmie. Następnie przykładamy do leczonego miejsca (np. do miejsca występowania guza nowotworowego), urządzenie generujące falę uderzeniową. Jej gwałtowne działanie powoduje, że w komórkach nowotworowych powstają otwory przez które w ciągu milisekund wnika lekarstwo. Technikę tę przetestowano na tkankach zwierzęcych. Odsetek pozytywnych odpowiedzi wynosił 99%. Lekarstwo prawidłowo przedostało się do niemal wszystkich komórek. W porównaniu do tradycyjnej chemioterapii metoda ta ma znacznie mniejsze negatywne skutki dla zdrowej tkanki. Akademicy informują, że jeśli wszystko przebiegnie dobrze, to ich urządzenie trafi do szpitali w ciągu 2-5 lat.
-
Badacze IBM-a i ETH Zurich (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich – szwajcarski federalny instytut technologiczny) zademonstrowali technologię bardzo precyzyjnego nanodruku. Technika dokładnego nanoszenia miniaturowych cząsteczek pozwoli na łatwe produkowanie bioczujników, miniaturowych soczewek umieszczanych w układach scalonych czy nanokabli, które w przyszłości trafią do komputerów. Nowa technologia może zrewolucjonizować produkcję w skali nano. Obecnie nanocząsteczki uzyskuje się zwykle poprzez wycinanie ich z większych kawałków materiału. Opracowana właśnie technologia drukowania nie tylko ułatwia uzyskanie nanocząsteczki, ale umożliwia też proste łączenie różnych materiałów, takich jak metale, polimery, półprzewodniki i tlenki. Po raz pierwszy w historii naukowcom udało się nadrukować cząstki wielkości 60 nanometrów. Są więc one 100-krotnie mniejsze od czerwonej krwinki. Przekładając to osiągnięcie na język dostępnych do domowego użytku drukarek, rozdzielczość druku w nowej technologii wynosi 100 000 punktów na cal (dpi). Domowe drukarki pracują zwykle z rozdzielczością 600-1200 dpi. Pracownicy IBM-a i ETH Zurich, chcąc zademonstrować możliwości swojej techniki, wykorzystali 17-wieczny rysunek Roberta Fludda. Przedstawia on słońce, alchemiczny symbol złota. Naukowcy wydrukowali kopię dzieła Fludda, używając do tego celu 20 000 nanocząsteczek złota o średnicy 60 nanometrów każda. Uczeni wymieniają zalety swojej technologii. Dzięki niej możliwe będzie zadrukowywanie dużych powierzchni czujnikami, które posłużą do wykrywania i identyfikowania komórek czy markerów u pacjenta. Pozwolą na szybkie wykrycie komórek nowotworowych. Nanocząsteczki reagują ze światłem więc nowa technika pozwoli na drukowanie materiałów optoelektronicznych. Co więcej, możliwe będzie stworzenie soczewek tak małych, jak długość danej fali światła. Takie soczewki miałyby, jak zapewnia IBM, „niezwykłe właściwości”. Wynalazek można wykorzystać również do „hodowli” półprzewodzących nanokabli, które przydadzą się w układach scalonych przyszłości. Twórcy nowej technologii chcą ją rozwijać. Planują zwiększenie precyzji druku i mają nadzieję, iż uda im się nadrukowywać jeszcze mniejsze cząstki niż obecnie.
-
Naukowiec i projektantka mody z USA skorzystali ze zdobyczy nanotechnologii i stworzyli ubrania, które niszczą wirusy, m.in. grypy, oraz oczyszczają powietrze. Eliminowane są więc zarówno czynniki biologiczne, jak i chemiczne. Dr Juan Hinestroza, inżynier chemik z Cornell University, współpracował z designerką Olivią Ong, która chciała uczynić z nanocząsteczek element swojej najnowszej linii ubrań. Projektantka twierdzi, że zainspirował ją smog unoszący się nad Los Angeles. Jest dużo zanieczyszczeń, dlatego pomyślałam, że można by połączyć technologię i ubrania, żeby im jakoś zapobiegać. Hinestroza zaprojektował osobisty układ oczyszczania powietrza. Zaprzągł do pracy cząsteczki metali, które są znacznie mniejsze od przekroju ludzkiego włosa. Przylegają one do materiału i potrafią zabijać konkretne wirusy i bakterie. Niektóre ubrania pokryto dodatkowo nanocząsteczkami odbijającymi fale świetlne o określonej długości, dzięki czemu uzyskiwany jest kolor. Teraz chemik pracuje nad ulepszeniem swojego wynalazku. Chciałby m.in., by nanocząstki mogły się przemieszczać po powierzchni tkaniny. Wtedy udałoby się uzyskać wrażenie zmieniającej się barwy. W takiej sytuacji mógłbyś pójść do biura w niebieskiej koszuli, a gdybyś nie chciał wracać do domu przed wieczornym przyjęciem, wszedłbyś po prostu w obszar oddziaływania pola elektrycznego [które poprzesuwałoby cząsteczki] i ciuch stałby się czarny. Na razie sprzedaż nowoczesnego materiału jest kwestią odległej przyszłości, ponieważ jego skrawek (0,84 m2) kosztuje 10 tysięcy dolarów.
-
Wprowadzaniu nowych materiałów często towarzyszą obawy o ich wpływ na środowisko naturalne i zdrowie człowieka. Ma to zastosowanie również w dziedzinie elektroniki, w której coraz częściej pojawiają się np. nanorurki i rozwija się nanotechnologia. Naukowcy z University of California w San Diego (UCSD) oraz pobliskiego Veterans Affairs Medical Healthcare System w La Jolla zakończyli właśnie badania, które wykazały, że magnetyczne nanocząsteczki mogą być szkodliwe dla człowieka. Okazuje się, że tego typu cząstki o średnicy mniejszej niż 10 nanometrów hamują wzrost komórek nerwowych. Poprzednio eksperymenty in vitro przeprowadzone w Narodowym Instytucie Standardów i Technologii (NIST) dowiodły, iż nanorurki krótsze niż 200 nanometrów mają szkodliwy wpływ na komórki płuc człowieka. Obecnie szacuje się, że Narodowa Fundacja Nauki (NSF) spędza 10-krotnie więcej czasu na badaniach nad nowymi nanomateriałami, niż na badaniach nad wyeliminowaniem ich toksycznego oddziaływania. Chcielibyśmy, by przeznaczała ona więcej pieniędzy na finansowanie badań podobnych do naszych. Tak, by można było określić, które nanomateriały są najbardziej toksyczne i jak wyeliminować to zagrożenie – mówi profesor Shunho Jin z UCSD. Tysiące firm pracuje obecnie nad rozwojem magnetycznych nanocząsteczek i zastosowaniem ich w bio- i nanotechnologii. Bardzo popularnym materiałem są nanocząstki tlenku żelaza, o których dotychczas sądzono, że są obojętne dla organizmów żywych. Najnowsze badania wykazały, że mogą być niebezpieczne. Zespół Jina odkrył, że w obecności tego typu nanocząstek, jeśli są one mniejsze niż 10 nanometrów, komórki nerwowe nie reagują na sygnały chemiczne i zamiast ułatwiać przekazywanie sygnałów, przechodzą w stan uśpienia. Wcześniej NIST stwierdził, że nanorurki węglowe o długości mniejszej niż 200 nanometrów, z łatwością przenikają do komórek płuc. W zależności od stopnia ich koncentracji, komórki umierają lub wykazują inne objawy zatrucia.
-
Samoczyszczące się tkaniny mogą zrewolucjonizować rynek ubiorów sportowych i nie tylko. Technologia, opracowana przez naukowców z amerykańskich sił powietrznych (U.S. Air Force), została już wykorzystana do wyprodukowania koszulek i bielizny, które bez prania pozostają higieniczne przez kilka tygodni. Technologia polega na przymocowaniu nanocząsteczek do włókien za pomocą mikrofal. Następnie z nanocząsteczkami wiązane są związki chemiczne "odstraszające" wodę, tłuszcze i bakterie. Pokrycie działa antybakteryjnie i zmusza ciecze do skraplania i spływania po powierzchni. Amerykańska armia wydała na badania ponad 20 mln dolarów. Pierwotnie naukowcy chcieli wynaleźć sposoby na ochronę żołnierzy przed działaniem broni biologicznej. W czasie Pustynnej Burzy większość ofiar trafiała do lekarza z powodu infekcji bakteryjnych, a nie wypadków czy ostrzelania przez własne oddziały. Stworzyliśmy bieliznę dla żołnierzy, którzy testowali ją przez kilka tygodni. Okazało się, że nie ulegała ona zabrudzeniu, w dodatku pomagała w leczeniu różnych chorób skórnych — powiedział Jeff Owens, jeden z naukowców pracujących nad wynalazkiem. Pierwsze pomysły dotyczące nigdy niebrudzącej się odzieży pojawiły się w filmie z 1951 roku pt. Mężczyzna w białym garniturze.
-
Naukowcy pracują właśnie nad urządzeniem wykorzystującym łzy do pomiaru stężenia cukru we krwi, co pozwoliłoby diabetykom zapomnieć o konieczności codziennego kłucia i glukometrach. Mam nadzieję, że w ciągu 2-3 lat zbudujemy prototypy i pewnego dnia ludzie będą mogli pójść do sklepu spożywczego i zbadać swój cukier, tak jak dzisiaj wykonuje się pomiary ciśnienia krwi — mówi szef projektu Florencio Hernandez z University of Central Florida. Test bazuje na roztworze soli złota, z którego kiedy zostanie poddany działaniu cukru, wytrącają się wykrywalne nanocząsteczki złota. Glukoza może pochodzić z krwi, moczu lub łez, lecz te ostatnie są najlepsze, uważa Hernandez. Ilość nanocząsteczek złota jest bezpośrednio związana ze stężeniem glukozy i może być mierzona za pomocą instrumentu wielkości płyty CD, nazywanego UV-Vis spektrofotometrem. Można zaobserwować reakcję chemiczną między złotem a cukrem: w zależności od stężenia glukozy, roztwór zmienia kolor ze świetlistego różowego na krwistoczerwony. Łzy do badań będą uzyskiwane wskutek drażnienia gruczołów łzowych substancjami lotnymi. Nie wolno wpuszczać do oczu kropli, ponieważ może to zmienić stężenie glukozy, które zamierzamy ocenić — powiedział LiveScience Hernandez. Taki test będzie nie tylko bezbolesny, ale także pozwoli wykryć rosnący poziom cukru we krwi na długo przed tym, nim dana osoba poszłaby do lekarza, by zbadać, czy nie choruje na cukrzycę. Nowa metoda przyda się także kobietom w ciąży, narażonym na cukrzycę ciążową. Badaczom zależało, by opracować metodę zapobiegania chorobie, identyfikowania jej, zanim poczyni poważne szkody. Hernandez zaprezentował uzyskane wyniki na dorocznym spotkaniu Amerykańskiego Stowarzyszenia Chemicznego.
