Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'nanocząstki' .
Znaleziono 26 wyników
-
Terapia przeciwnowotworowa, której celem było usunięcie guza bez potrzeby odwoływania się do radio- i chemioterapii czy chirurgii, pomyślnie przeszła kolejny etap badań klinicznych. Rok po leczeniu u 13 z 15 pacjentów cierpiących wcześniej na nowotwór prostaty, nie wykryto śladów choroby. Terapia, opracowana na Rice University, jest prawdopodobnie pierwszą fototermalną terapią przeciwnowotworową, której pozytywne wyniki zostały opublikowane w piśmie recenzowanym. Jej opis ukazał się na łamach PNAS. W badaniach wzięło udział 16 mężczyzn w wieku 58–79 lat ze zlokalizowanym rakiem prostaty stwarzającym niskie i średnie ryzyko wzrostu i przerzutowania. Terapia polegała na zlokalizowanej ablacji za pomocą nanocząstek złota. Piętnastu pacjentom pierwszego dnia dożylnie podano nanocząstki złota, a drugiego dnia przeprowadzono zabieg ablacji. Wszyscy tego samego dnia wrócili do domu. Po 3, 6 i 12 miesiącach po zabiegu przeprowadzono badania pod kątem występowania u nich nowotworu. Jedynie u 2 z 15 mężczyzn wykryto guza. Wstrzyknięcie nanosfer ze złota i krzemu pozwoliło na precyzyjne usunięcie guza i oszczędzenie reszty prostaty. W ten sposób uniknęliśmy niekorzystnych skutków ubocznych i poprawiliśmy komfort życia pacjentów, którzy po tradycyjnych zabiegach mogliby mieć m.in. problemy z erekcją czy utrzymaniem moczu, powiedział główny autor badań, profesor Ardeshir Rastinehad. Badania kliniczne wciąż trwają i dotychczas wzięło w nich udział 44 pacjentów leczonych Nowym Jorku, Teksasie i Michigan. Autorkami nowej terapii są inżynier Naomi Halas i bionżynier Jennifer West. Przed około 20 laty postanowiły one skupić się na terapii bazującej na nanocząstkach i od około roku 2000 nad takim rozwiązaniem pracowały. Same nanocząstki, krzemowe sfery pokryte złotem, zostały stworzone przez Halas w 1997 roku. Uczona wykazała, że zmieniając grubość warstwy złota można spowodować, że nanocząstki będą reagowały na światło o różnej długości fali. Około 2000 roku wraz z West opracowała sposób niszczenia komórek nowotworowych poprzez podgrzanie nanocząstek za pomocą lasera o niskiej mocy pracującego w bliskiej podczerwieni. Ten zakres fali światła penetruje tkanki nie czyniąc im krzywdy. Panie zyskały rozgłos i założyły firmę Nanospectra Biosciences, której celem było przystosowanie nowej terapii do zastosowań klinicznych. W tym samym czasie ojciec pani Halas zachorował na nowotwór prostaty i widząc, jak cierpi w wyniku skutków ubocznych leczenia, uczona zdecydowała, że będzie prowadziła badania nanocząstek pod kątem opracowania terapii bez skutków ubocznych. Prace trwały tak długo m.in. z tego powodu, że West i Halas stworzyły zupełnie nową technologię i Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) nie wiedziała, jak się do niej odnieść. To były pierwsze nanocząstki, które rzeczywiście nadawały się do wprowadzenia do ludzkiego organizmu. Miałyśmy coś, co wyglądało jak kroplówka. FDA nie wiedziała, czy traktować je jak lek czy jako urządzenie. W pewnym momencie w FDA zastanawiano się nawet nad stworzeniem osobnego wydziału zajmującego się nanoterapiami, wspomina West. W końcu agencja zdecydowała się na regulowanie nowej terapii i uznanie jej za leczenie urządzeniem. Przed około 10 lat rozpoczęły się pierwsze testy kliniczne, których celem była ocena bezpieczeństwa terapii. Testy prowadzono na pacjentach z najbardziej zaawansowanymi stadiami rozwoju nowotworów głowy i szyi. W 2015 roku do obu pań dołączył doktor Rastinehad, który był jednym z autorów nowej techniki precyzyjnego obrazowania nowotworów prostaty. To on zaproponował wykorzystanie tej techniki – łączącej rezonans magnetyczny i ultradźwięki – jako platformy do minimalnie inwazyjnego precyzyjnego leczenia guzów prostaty za pomocą nanocząstek Halas i West. Ta praca pokazuje, jakie możliwości stoją za połączonymi siłami inżynierii i medycyny. Pozwalają one na praktyczne zastosowanie nowych technologii w medycynie klinicznej i poprawienie komfortu życia pacjentów, mówi West. « powrót do artykułu
-
Ultradrobne cząstki przywierają do mikroorganizmów jelitowych, wpływając na ich cykl życiowy, a także komunikację z gospodarzem. Eksperymenty naukowców z Uniwersytetu Jana Gutenberga (JGU) w Moguncji pokazały też, że wiązanie nanocząstek obniża zakaźność Helicobacter pylori, a jak wiadomo, infekcja tym patogenem zwiększa ryzyko zachorowania na raka żołądka. Autorzy artykułu z pisma npj Science of Food przekonują, że ich odkrycia będą stanowić bodziec dla dalszych badań epidemiologicznych i jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, utorują drogę pracom nad specyficznymi suplementami - probiotycznymi nanocząstkami. Jedzenie i wchodzące w skład pożywienia nanocząstki mogą wpływać na równowagę mikrobiom-gospodarz [...]. By obniżyć potencjalne ryzyko i korzystnie oddziaływać na zdrowie, musimy zrozumieć oddziaływania nanocząstek z diety - podkreśla prof. David J. McClements z Uniwersytetu Massachusetts w Amherst. Przed naszym badaniem nikt tak naprawdę nie sprawdzał, czy, a jeśli tak, to w jaki sposób, nanododatki wywierają bezpośredni wpływ na mikroflorę jelitową - dodaje prof. Roland Stauber z JGU. By oddać, co się dzieje z obecnie używanymi bądź przyszłymi nanododatkami do żywności, analizowaliśmy szeroką gamę technicznych nanocząstek o jasno zdefiniowanych właściwościach. Symulując ich podróż przez różne środowiska przewodu pokarmowego, odkryliśmy, że wszystkie testowane nanomateriały są zdolne do wiązania z bakteriami. Wiązanie to ma różne konsekwencje. Z jednej strony pokryte nanocząstkami mikroorganizmy są słabiej rozpoznawane przez układ odpornościowy, co może prowadzić do wzmożonej reakcji zapalnej. Z drugiej jednak okazuje się, że nanocząstki krzemionki hamują zakaźność H. pylori. Uderzające było to, że z różnych produktów spożywczych, np. piwa, potrafiliśmy również wyizolować naturalnie występujące nanocząstki, które dawały takie same skutki. Nanocząstki w naszej codziennej diecie nie są [więc] wyłącznie czymś celowo dodawanym. To także drobiny generowane naturalnie podczas przygotowań/obróbki. Nanocząstki są czymś wszechobecnym - opowiada Stauber. Niemcy mają nadzieję, że dzięki ich odkryciom uda się opracować strategie uzyskiwania i wykorzystywania syntetycznych bądź naturalnych nanocząstek do modulowania mikrobiomu. « powrót do artykułu -
Naukowcy opracowali nanocząstki z chitozanem, które zwalczają zarówno pałeczki okrężnicy (Escherichia coli), jak i gronkowce Staphylococcus saprophyticus. Niewykluczone więc, że wejdą one w skład materiałów do opatrywania ran, które będą wspomagać leczenie i chronić przed zakażeniami oportunistycznymi. Nanocząstki z chiotozanem uzyskano za pomocą żelacji jonowej tripolifosforanem sodu (TPFS). TPFS odpowiada za tworzenie wiązań między łańcuchami biopolimeru. Nanocząstki można też uzyskiwać w obecności jonów miedzi i srebra, a jak wiadomo, mają one działanie bakteriobójcze. Ponieważ stymulując wzrost komórek, kompozyt działał też regenerująco na skórę - ustalono to podczas laboratoryjnych testów na keratynocytach i fibroblastach - warto pomyśleć o zastosowaniach w materiałach opatrunkowych i kosmetykach przeciwstarzeniowych. Pracami zespołu kierowała Mihaela Leonida z Fairleigh Dickinson University. Artykuł z wynikami badań ukazał się w International Journal of Nano and Biomaterials. Chitozan jest polisacharydem, pochodną chityny. Charakteryzuje się biozgodnością i nietoksycznością. Nie wywołuje reakcji alergicznych. Enzymy tkankowe rozkładają go do w pełni absorbowanych przez organizm aminosacharydów. Biopolimer polikationowy wykorzystuje się w stomatologii do walki z próchnicą (pod koniec lat 90. prowadzono np. badania nad zastosowaniem chitozanu jako składnika optymalizującego cechy systemów łączących kompozyty z zębiną, polisacharyd wchodzi też w skład past do zębów) oraz w opakowaniach w przemyśle spożywczym (w przeszłości ustalono, że folie z chitozanu z dodatkiem olejku czosnkowego działają bakteriobójczo na szczepy Staphylococcus aureus, L. monocytogenes, E. coli czy Salmonella enteritidis). Warto też dodać, że testowano tkaniny przeciwbakteryjne z dodatkiem chitozanu, z których byłyby szyte uniformy dla pracowników służby zdrowia.
-
Nanomateriały przyczyniają się do wzrostu lekooporności
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
Stosowanie podczas uzdatniania wody nanocząstek tlenku glinu(III) sprzyja wzrostowi wielolekooporności. Chińscy badacze stwierdzili, że wpływają one na zakres koniugacji, czyli wymieniania się przez mikroorganizmy genami antybiotykooporności. W porównaniu do komórek niemających styczności z nanocząstkami, odnotowuje się nawet 200-krotne nasilenie tego procesu. Zhigang Qiu z Instytutu Zdrowia i Medycyny Środowiskowej w Tiencin podkreśla, że dotąd rozwój lekooporności wiązano raczej z nadmiernym stosowaniem leków w medycynie, a także dodawaniem do pasz antybiotykowych stymulatorów wzrostu. Okazuje się, że nanomateriały w wodzie także wpływają na poziomy transfer genów wielolekooporności za pośrednictwem plazmidów RP4, RK2 i pCF10. Najsilniejszy wpływ wydają się wywierać nanocząstki tlenku glinu. Wykorzystując mikroskop elektronowy, Chińczycy wykazali, że wywołując stres oksydacyjny, nanocząstki tlenku glinu uszkadzają błony komórek bakteryjnych, ułatwiając rozpoczęcie koniugacji. Bakterie kontaktują się za pośrednictwem pilusów - cienkich mostków cytoplazmatycznych. Gdy zetkną się one z odpowiednim receptorem na powierzchni innej bakterii, ulegają unieruchomieniu, a następnie retrakcji i degradacji. Wtedy osłony komórkowe stykają się ze sobą bezpośrednio. W końcu następuje przekazanie plazmidu. W porównaniu do grupy kontrolnej (bakterii niestykających się z nanocząstkami), nanotlenek glinu nawet 200-krotnie nasila proces transferu plazmidu RP4 od pałeczek okrężnicy (Escherichia coli) do bakterii z rodzaju Salmonella. Qiu i inni zauważyli też, że nanocząstki tlenku glinu nasilają ekspresję genów odpowiedzialnych za tworzenie agregatów koniugacyjnych (funkcję Mpf od ang. mating pair formation) czy replikację. Hamują za to ekspresję nadrzędnych regulatorów przekazywania plazmidów RP4. Chińczycy sądzą, że wykorzystanie nanotlenku glinu w uzdatnianiu wody jeszcze wzrośnie. Warto przypomnieć, że obecnie w procesie koagulacji wody (łączenia cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty i szybko opadające zespoły) często stosuje się "zwykły" siarczan(VI) glinu. Uzyskuje się go, działając na tlenek glinu kwasem siarkowym. -
Nanocząstki wpływają na wchłanianie żelaza z jelita
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
Nanocząstki wpływają na wchłanianie składników odżywczych z przewodu pokarmowego do krwioobiegu (Nature Nanotechnology). Prof. Gretchen Mahler z Binghamton University, Michael L. Shuler z Uniwersytetu Cornella i zespół podkreślają, że dotąd koncentrowano się głównie na krótkoterminowym czy bezpośrednim wpływie zdrowotnym nanocząstek. Co jednak w sytuacji, gdy chodzi o stały kontakt z niewielkimi ich dawkami? By to sprawdzić, Amerykanie posłużyli się komórkami jelit. W laboratorium hodowano linie ludzkich komórek przewodu pokarmowego, poza tym przyglądano się wyściółce jelit 5 kur. Wchłanianie żelaza śledzono za pomocą nanocząstek polistyrenu (wybrano je ze względu na właściwości fluorescencyjne). Odkryliśmy, że przy krótkim czasie ekspozycji wchłanianie spadało o ok. 50%, a po jego wydłużeniu wzrastało nawet o ok. 200%. Było jasne, że nanocząstki oddziałują na wychwyt i transport żelaza - wyjaśnia Mahler. W warunkach krótkoterminowej ekspozycji zaburzeniu ulegał jelitowy transport żelaza, tymczasem kontakt przewlekły remodelował kosmki jelitowe - stawały się one dłuższe i szersze, przez co żelazo szybciej dostawało się do krwioobiegu. W niedalekiej przyszłości Amerykanie zamierzają sprawdzić, czy podobne zaburzenia wchłaniania występują także w przypadku innych pierwiastków, takich jak wapń, miedź i cynk. Zajmą się także witaminami rozpuszczalnymi w tłuszczach: A, D, E i K. Nanocząstki stają się coraz bardziej rozpowszechnione. Choć na razie trudno wypowiadać się o ich długofalowym wpływie, naukowcy podejrzewają, że ich spożycie sprzyja różnym chorobom, np. Leśniowskiego-Crohna. -
Nanotlenek tytanu(IV) toksyczny dla fitoplanktonu
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Wystawiona na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego nanopostać tlenku tytanu(IV) jest toksyczna dla organizmów morskich, a konkretnie dla fitoplanktonu (PLoS ONE). Produkcja i wykorzystanie nanomateriałów w dobrach konsumenckich szybko rośnie, ale istnieją obawy, że materiały te, włączając w to nanocząstki, szkodzą środowisku. Oceany mogą być najbardziej zagrożone, bo ścieki przemysłowe [...] ostatecznie kończą właśnie tutaj - twierdzi Robert Miller z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara. Gdy na nanotlenek tytanu(IV) działa promieniowanie UV, powstają reaktywne formy tlenu (RFT). Z tego powodu TiO2 wykorzystuje się w powłokach antybakteryjnych czy w oczyszczaniu ścieków. Dotąd żadne z badań nie wykazało, że w warunkach normalnego poziomu promieniowania UV fotoaktywność TiO2 wiąże się ze środowiskową toksycznością. Wcześniejsze eksperymenty sugerowały, że TiO2 nie wpływa na wodne organizmy, ale przeprowadzano je przy użyciu sztucznego promieniowania, o natężeniu UV o wiele niższym niż w promieniowaniu słonecznym. W najnowszych badaniach posłużyliśmy się światłem symulującym naturalne światło słoneczne. Okazało się, że takie warunki są niebezpieczne dla fitoplanktonu. Bez UV tlenek tytanu(IV) w żaden sposób nie oddziaływał na fitoplankton, ale w obecności promieniowania UV o niskim natężeniu im większe było stężenie nanotlenku tytanu(IV), tym więcej powstawało RFT. Należy pamiętać, że dalszy wzrost poziomu stresu oksydacyjnego może prowadzić do spadku elastyczności morskich ekosystemów. -
Nanocząsteczkowy adjuwant dociera do węzłów chłonnych
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Medycyna
Naukowcy z Centrum Medycznego Duke University opracowali syntetyczne nanocząstki, które trafiając do węzłów chłonnych, znacząco wzmacniają reakcję na szczepionki (Nature Materials). Stosowane dotąd adjuwanty, substancje dodawane do szczepionek w celu pobudzenia lub zwiększenia reakcji immunologicznej, wzmacniają odporność w okolicach miejsca na skórze, gdzie nastąpiło wkłucie i nie docierają do węzłów chłonnych, które filtrują limfę i biorą udział w wytwarzaniu przeciwciał. Zespół dr Ashley St. John prowadził eksperymenty na myszach. Badacze opierali się na obserwacji, że komórki tuczne (mastocyty), które występują najczęściej w okolicy naczyń krwionośnych narządów stykających sie ze środowiskiem i biorą udział w ochronie organizmu przed bakteriami czy pasożytami, komunikują się bezpośrednio z węzłami chłonnymi. Wykorzystują do tego proces zwany degranulacją, kiedy dochodzi do uwolnienia znajdujących się w ziarnach nanocząstek. Syntetyczne granulki są zbudowane z węglowodanowego szkieletu, w którego wnętrzu zamknięto mediatory zapalenia, np. czynnik martwicy guza (ang. tumor necrosis factor, TNF). Po wstrzyknięciu naśladują one substancje naturalnie wydzielane przez mastocyty i podobnie jak one obierają na cel węzły chłonne. Moment uwolnienia zawartości nanocząstek jest precyzyjnie zaplanowany. Tradycyjne adjuwanty albo pomagają w zachowaniu antygenów patogenu, by organizm zyskał czas na wytworzenie przeciwciał, albo aktywują komórki dendrytyczne, które przechwytują antygeny, przenoszą je do węzłów chłonnych i tam prezentują limfocytom Th. Adjuwant z nanocząstek przemieszcza się z miejsca iniekcji do węzłów chłonnych i tam zachowuje się jak wiele różnych typów komórek układu odpornościowego. Ekipa z Duke University przetestowała swoje rozwiązanie na myszach z wirusem grypy A. Przy mianie wirusa, które zwykle zabiłoby gryzonia, zaszczepione zwierzęta były w stanie zwalczyć chorobę i częściej przeżywały. Naukowcy wypełniali swoje cząstki nie tylko TNF, ale i interleukiną-12 (IL-12). Ważnym osiągnięciem była możliwość kierowania ich do wybranych węzłów chłonnych. -
Naukowcy opracowali nowy rodzaj bawełny, która samooczyszcza się pod wpływem światła słonecznego. Wygląda więc na to, że kiedy w przyszłości pobrudzimy się na dworze, nie trzeba nawet będzie zdejmować ubrania, bo po upływie niezbyt długiego czasu wszystko (brud i bakterie) samo zniknie. Słowo pranie zmieni znaczenie, bo spodnie, bluzy i swetry nie będą trafiać do wody, ale od razu na sznurki. Mingce Long i Deyong Wu, których artykuł ukazał się w piśmie Applied Materials & Interfaces, tłumaczą, że czyszczenie bawełny za pomocą światła widzialnego jest możliwe dzięki zastosowaniu powłoki z kompozytu tlenku tytanu(IV) modyfikowanego azotem (N-TiO2) oraz jodku srebra (AgI). Właściwości fizyczne wynalazku przetestowano za pomocą wielu różnych metod, w tym rentgenografii strukturalnej, mikroskopii skaningowej czy rentgenowskiej spektrometrii fotoelektronów XPS. Funkcjonowanie fotokatalityczne materiału (azot był materiałem domieszkującym indukującym fotokatalizę w świetle widzialnym) sprawdzano za pomocą oranżu metylowego. Znaczną poprawę właściwości fotokatalitycznych tkaniny AgI–N–TiO2, w porównaniu do bawełny powlekanej tylko tlenkiem tytanu(IV), można przypisać efektowi synergistycznemu AgI oraz N-TiO2 (akademicy tłumaczą, że na styku półprzewodników dochodzi do separacji par elektron-dziura). Aktywność fotokatalityczna bawełny AgI–N–TiO2 utrzymuje się po kilku cyklach "naświetlania". Co więcej, powłoka wytrzymuje zwykłe pranie i suszenie. Za pomocą rentgenografii strukturalnej przed i po reakcji ustalono, że jodek srebra jest stabilnym elementem kompozytu. Duet naukowców podkreśla, że już wcześniej wychodzono z propozycjami samoczyszczących się bawełn, ale zawsze wymagało to wystawienia na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego. Long i Wu powlekali tkaninę nanocząstkami kompozytu AgI–N–TiO2. Zademonstrowali, że na słońcu materiał usuwa oranż metylowy.
- 7 odpowiedzi
-
- 1
-
-
- bawełna
- samoczyszcząca
- (i 8 więcej)
-
Implanty "wybrukowane" nanocząstkami metalu zmniejszają ryzyko odrzucenia przez organizm. Naukowcy z Uniwersytetu w Göteborgu jako pierwsi wyjaśnili, czemu implant o nierównej powierzchni łatwiej integruje się z otaczającą tkanką niż jego gładka wersja (International Journal of Nanomedicine). Zespół badawczy pracował pod przewodnictwem Hansa Elwinga. Szwedzi wykorzystali technikę, dzięki której na złotej powierzchni można było uzyskać nanostruktury o średnicy 10-18 nm, a następnie związać je z drugą idealnie gładką złotą powierzchnią w ściśle kontrolowanych odległościach. W ten sposób uzyskano coś na kształt wybrukowanego chodnika. Okazało się, że wybrukowanie powierzchni implantu zmniejszało aktywację ważnych elementów nieswoistej odpowiedzi odpornościowej. Stało się tak, gdyż nanocząstki miały zbliżone wymiary do kilku białek, które biorą w niej udział . Dzięki temu organizmowi łatwiej zintegrować ciała obce, np. rozruszniki, endoprotezy stawów czy kapsułki z lekami. Spada ryzyko miejscowego stanu zapalnego. Niewykluczone, że wrodzony układ odpornościowy został tak zaprojektowany, by reagować na gładkie powierzchnie, ponieważ z jednej strony takowe nie występują naturalnie w organizmie, a z drugiej, niektóre bakterie mają idealnie gładką powierzchnię - wyjaśnia Elwing. Współczesna nanotechnologia jest na tyle zaawansowana, że wyprodukowanie implantów lub kapsułek leków o zadanej topografii powierzchni jest dość proste i tanie. Zanim jednak podobne rozwiązania zostaną wdrożone w ludzkiej medycynie, minie kilka lat. Obecnie trwają prace nad modyfikacją różnego rodzaju implantów tytanowych. Rozpoznajemy scenariusz, w którym wykonywalibyśmy tytanowe śruby gęstsze w pobliżu łba, dzięki czemu lepiej zlewałyby się w górnej części [czyli tam, gdzie kość jest twardsza].
-
Nanocząstki tlenku ceru(IV) spełniają w silnikach Diesla funkcję nośnika tlenu. By zwiększyć efektywność spalania, stosuje się np. płyn z CeO2. Niestety, rozwiązanie to wydaje się niekorzystne dla zdrowia, bo nanocząstki mogą docierać z płuc do wątroby i prowadzić do uszkodzenia tego narządu (International Journal of Nanomedicine). W odróżnieniu od silników benzynowych, w dieslach paliwo nie jest wstępnie mieszane z powietrzem, dlatego tworzą się punkty o wysokim i niskim stężeniu tlenu. Rola tlenku ceru(IV) polega na ograniczeniu ilości niespalonych węglowodorów i wyeliminowaniu z gazów odlotowych cząstek sadzy. Dr Eric R. Blough z Centrum Diagnostyki Nanosystemów Uniwersytetu Marshalla prowadził badania na szczurach. Ustalono, że u zwierząt wzrost stężenia ceru w wątrobie zależał od zastosowanej dawki nanocząstek, których wielkość można porównać do 1/40000 średnicy ludzkiego włosa. Skok poziomu ceru wiązał się ze wzrostem stężenia enzymów wątrobowych. Dowody histologiczne wskazywały na uszkodzenie narządu. W porównaniu do grupy kontrolnej, w surowicy krwi gryzoni eksperymentalnych zaobserwowano wzrost stężenia aminotransferazy alaninowej (ALAT), a także obniżony poziom albumin, trójglicerydów i stosunku sodu do potasu. Wątroba szczurów wystawionych na oddziaływanie CeO2 ważyła mniej. Akumulacja granularnego materiału, zakres zwyrodnienia wodniczkowego czy powiększenie hepatocytów zależały od dawki nanocząstek. W przypadku nerek, śledziony i serca nie stwierdzono zmian histopatologicznych. Warto przypomnieć, że niektóre z wcześniejszych badań wskazywały, że nanocząstki tlenku ceru(IV) mogą działać jako przeciwutleniacze. Spekulowano nawet, że warto by się zastanowić nad ich zastosowaniem w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych, neurodegeneracyjnych oraz popromiennego uszkodzenia tkanek. Biorąc pod uwagę rosnące wykorzystanie nanomateriałów w przemyśle i produktach codziennego użytku, coraz ważniejsze staje się ustalenie, czy substancje te mogą być szkodliwe. Zgodnie z naszą wiedzą, to pierwszy raport oceniający, czy inhalowanie nanocząstek tlenku ceru(IV) wpływa toksycznie na wątrobę - wyjaśnia Blough. Główny autor studium - dr Siva K. Nalabotu - dodaje, że CeO2 dostaje się z płuc do wątroby za pośrednictwem krwiobiegu. Naszym następnym krokiem będzie określenie mechanizmu toksyczności. Tlenek ceru(IV) znajduje zastosowanie nie tylko w paliwach. Stanowi także podstawowy składnik zestawu polerskiego do usuwania rys na szkle. Stykamy się z nim więc o wiele częściej, niż się wydaje.
-
Nanocząstki przyspieszają tętno i zmieniają rytm serca
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
Niemieccy naukowcy wykazali, że nanocząstki bezpośrednio wpływają na tętno i rytm serca. Wyniki badań zespołu z Technicznego Uniwersytetu Monachijskiego oraz Centrum Helmholtza w Monachium ukazały się w piśmie ACSNano. Akademicy podkreślają, że w związku z rosnącym zapotrzebowaniem na nanocząstki w medycynie i przemyśle, należy stwierdzić, jak oddziałują one na funkcje organizmu. Badania na pacjentach z chorobami serca od dawna wskazywały, że cząstki stałe z zanieczyszczonego powietrza wpływają niekorzystnie na układ krążenia. Dotąd trudno było jednak ustalić, czy nanocząstki prowadzą do uszkodzeń w wyniku bezpośredniego działania, czy też dochodzi do tego pośrednio, np. w wyniku zmian metabolicznych lub reakcji zapalnych. By rozstrzygnąć tę kwestię, Niemcy posłużyli się tzw. modelem Langendorffa – badanie przeprowadzano na izolowanym, perfundowanym sercu szczura (perfuzja to zabieg, którego skutkiem ma być wywołanie obiegu krwi w wyizolowanym narządzie). Okazało się, że serce reagowało na niektóre rodzaje powszechnie wykorzystywanych nanocząstek podwyższonym tętnem, arytmią i zapisem EKG typowym dla chorób tego narządu. Zastosowaliśmy serce jako czujnik. W ten sposób mogliśmy sprawdzić, czy specyficzne nanocząstki oddziałują na pracę tego mięśnia. Dotąd nie odwoływano się do takiej opcji badawczej – podkreśla z dumą prof. Reinhard Nießner. Naukowcy zmodyfikowali model Langendorffa, dzięki czemu mogli ustalić, w jaki sposób nanocząstki kształtują tętno. Andreas Stampfl i Nießner podejrzewają, że najprawdopodobniej główną rolę w tym procesie odgrywa noradrenalina, która po wydzieleniu z zakończeń nerwowych wnikających do ściany serca przyspiesza jego rytm. Niemcy sądzą, że nanocząstki mogą też uszkadzać ośrodkowy układ nerwowy, ponieważ noradrenalina jest wykorzystywana jako neuroprzekaźnik pnia mózgu. Zespół Stampfla testował działanie następujących nanocząstek: sadzy, tlenku tytanu(IV), węgla powstającego w silniku o zapłonie iskrowym, dwutlenku krzemu, aerosilu (wypełniacza z tabletek) oraz polistyrenu. Sadza, węgiel z silników iskrowych, tlenek tytanu(IV) oraz dwutlenek krzemu zwiększały tętno aż o 15%, a zapis EKG nie normalizował się nawet po zakończeniu ekspozycji na nanocząstki. Aerosil i polistyren nie wpływały na działanie serca. Zespół z Monachium podkreśla, że obecnie nanocząstki coraz częściej testuje się jako przenośniki leków do konkretnych miejsc, np. guza. Większość prototypów takich nanopojemników bazuje na węglu lub na krzemianach. Teraz dopiero widać, że to niekoniecznie dobre rozwiązanie. Duża powierzchnia cząsteczki tlenku tytanu(IV), która zapewnia wysoki współczynnik załamania światła, sprawia, że substancja ta jest często wykorzystywana w śnieżnobiałych farbach oraz jako filtr chemiczny w kosmetykach do opalania. Sadzę dodaje się do gumy do produkcji opon. Widać więc jak na dłoni, że nieświadomie cały czas stykamy się z jakimiś nanocząstkami. Serce stanowi szczególnie dobry model do badań nanocząstek, gdyż ma m.in. własny generator impulsów. Poza tym zmiany w jego działaniu łatwo rozpoznać dzięki tętnu i elektrokardiogramowi. -
Specjaliści głowią się nad tym, co zrobić z nadmiarem dwutlenku węgla i zyskać kontrolę nad zmianami klimatycznymi. Jedno z najnowszych rozwiązań zakłada wprowadzenie nanocząstek do podziemnych zbiorników jeszcze przed ich wypełnieniem. Nanocząstki połączyłyby się z gazem w stanie nadkrytycznym (fluidem), tworząc lepką pianę, która zapobiegałaby powstawaniu wycieków. Stan nadkrytyczny to stan danej substancji, w którym ciśnienie i temperatura są wyższe od ciśnienia i temperatury punktu krytycznego (jest to wymuszony stan między cieczą a gazem). Analizując dostępne teorie, Steven Bryant z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin doszedł do wniosku, że pokryte poli(tlenkiem etylenu) nanocząstki dwutlenku krzemu zwiążą się z kroplami dwutlenku węgla. Należało to jednak potwierdzić. Podczas testów Amerykanie posłużyli się n-oktanem, cieczą zachowującą się jak CO2 w stanie nadkrytycznym. Rzeczywiście utworzyła się piana, która zaczopowała wszystkie pęknięcia w skale. Po pierwszych sukcesach zespół Bryanta planuje kolejny etap eksperymentu z wykorzystaniem nadkrytycznego dwutlenku węgla.
-
Dzięki zastosowaniu nanocząstek z tlenkiem azotu(II), które wprowadzono do krwiobiegu chomików, amerykańscy naukowcy uzyskali nową metodę podtrzymywania krążenia i zabezpieczania narządów wewnętrznych po masywnych krwotokach (Resuscitation). Wykorzystując najnowsze zdobycze nanomedycyny, można by w warunkach polowych skuteczniej zapobiegać zapaści sercowo-naczyniowej. W takim przypadku najlepiej podać krew allogeniczną (homologiczną), ale to schemat postępowania ograniczony głównie do izb przyjęć. Nasza terapia nanocząstkowa może ocalić życie [w przypadku katastrof naturalnych czy na polu bitwy]. Aparatura jest lekka, kompaktowa, nie trzeba też mieć dostępu do lodówki – tłumaczy dr Joel Friedman z College'u Medycznego im. Alberta Einsteina na Yeshiva University. Nowa terapia przeciwdziała wstrząsowi, zwiększając w organizmie stężenie NO, który rozluźnia naczynia krwionośne i pomaga regulować ciśnienie krwi. Gaz powstaje wewnątrz mikroskopijnych cząstek. Tlenek azotu(II) jest na tyle nietrwały, że dostarczenie jego terapeutycznych ilości wymaga zastosowania metody ciągłego wydzielania. Zespół z Yeshiva University i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego wprowadził nanocząstki z NO do soli fizjologicznej, którą podano zwierzętom. Gdy już znalazły się w ustroju, nanocząstki stopniowo uwalniały do tkanek stałą dawkę NO. Podczas testów technika sprawdziła się u chomików z utratą 50% własnej krwi. Grupę kontrolną stanowiły zwierzęta, którym podano samą sól fizjologiczną bez nanocząstek. NO spowalnia ograniczającą przepływ krwi reakcję walcz lub uciekaj w odpowiedzi na silny krwotok [...] – podkreśla dr Pedro Cabrales z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Ograniczenie wazokonstrykcji (skurczu mięśni gładkich w ścianie naczyń krwionośnych), a tym samym szybkie przywrócenie mikrokrążenia, może zwiększyć skuteczność współczesnych metod terapii zapaści sercowo-naczyniowej.
-
Badacze z MIT i Northeastern University opracowali nowy system monitorowania wskaźników biomedycznych, np. poziomu sodu lub glukozy we krwi. Tworzą go wąskie i długie mikrocząstki, które w przyszłości będzie można wszczepiać w okolicach naczyń krwionośnych czy do narządów. Dzięki temu diabetycy odczytają np. stężenie cukru, spoglądając na określony wycinek skóry, a leki dotrą dokładnie tam, gdzie trzeba. Dotąd systemy bazujące na mikrocząstkach – wydrążonych w środku i wypełnionych określonymi związkami chemicznymi - miały jeden podstawowy minus. Chodzi o kształt i związane z nim rozmiary. Cząstki te były sferyczne i ulegały z czasem usunięciu z miejsca, do którego je pierwotnie wprowadzono. Zaproponowane właśnie przez Amerykanów rozwiązanie wykorzystuje cząstki przypominające długie tuby. Ich średnica jest zbliżona do średnicy sfer, przez co zawartość nadal znajduje się blisko naczyń krwionośnych czy tkanki i reaguje na panujące tam warunki chemiczne, lecz stosunkowo duża długość pozwala im się zakotwiczyć nawet na parę miesięcy. Proces tworzenia nowych nanocząstek to pokłosie prac zespołu Karen Gleason nad metodą pokrywania różnych materiałów przez odparowanie materiału na powłokę i umożliwienie mu wytrącania się na obrabianej powierzchni (fachowo nazywa się to chemicznym osadzaniem z fazy lotnej lub gazowej, ang. chemical vapor deposition, CVD). W styczniu zespół Gleason opublikował doniesienia z badań, w ramach których wykazano, że CVD można zastosować do powlekania materiału z mikroskopijnymi porami. W ten sposób pory stają się jeszcze mniejsze, a jednocześnie zyskują powierzchnię pozwalającą reagować na chemiczne właściwości przepływających przez nie materiałów. Zespół tłumaczy, że uzyskane w ten sposób "mikrorobaki" można wszczepić pod skórę, uzyskując fluorescencyjny tatuaż. Wykorzystanie materiału emitującego promieniowanie w obecności określonego związku to sprytny wybieg. Stopień fluorescencji daje bowiem szansę na ciągłe monitorowanie w organizmie pewnego specyficznego wskaźnika. Co więcej, można to robić, patrząc po prostu na skórę. Emitowane światło jest widoczne dla ludzkiego oka, dlatego pacjent interpretuje je bezpośrednio, bez uciekania się do masywnych monitorów. Pierwsze mikrorobaki testowano na myszach. Ich zadanie polegało na wykrywaniu poziomu soli (kationów Na+) w organizmie, lecz tak naprawdę liczba potencjalnych zastosowań wynalazku jest niemal nieograniczona. Rurki mają ok. 200 nanometrów średnicy. Ciało w ogóle ich nie wykrywa, nie wywołują więc żadnej fizycznej reakcji. Specjaliści sądzą, że nowy system mikrocząstek znacznie ułatwi badania krwi. Nie trzeba już będzie odwiedzać laboratorium i korzystać z pomocy specjalistów. Testy będzie można z łatwością przeprowadzić również u chorych ze zniszczonymi naczyniami czy przyjmujących leki przeciwzakrzepowe. Zanim jednak system uzyska odpowiednie pozwolenia od amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA), badacze będą musieli udowodnić, że pozostając na miejscu przez długi czas po wstrzyknięciu, nie zwiększa on m.in. ryzyka zakrzepów. Gleason cieszy się, ponieważ CVD jest metodą powszechnie wykorzystywaną przez przemysł półprzewodnikowy. Pozwala to przypuszczać, że urządzenia pomysłu jej ekipy będą dość tanie.
-
Badacze z Massachusetts General Hospital opracowali wysycone elastynopodobnymi białkami nanosfery, które zawierały czynnik wzrostu keratynocytów (ang. keratinocyte growth factor, KGF). Odgrywa on ważną rolę w gojeniu ran, dlatego nowy system można by wykorzystać w leczeniu odleżyn czy wrzodów charakterystycznych dla stopy cukrzycowej. Gdy nanocząstki zawieszono w żelu fibrynowym, tworzącym w zwykłych warunkach podścielisko dla migrujących fibroblastów, makrofagów i komórek śródbłonka, bardzo wspomogło to gojenie głębokich ran skórnych u myszy z cukrzycą. To niesamowite, że tylko jedna dawka białka fuzyjnego wystarczyła do wywołania istotnej regeneracji tkanek w zaledwie dwa tygodnie. Wcześniejsze raporty sugerowały, że KGF może pomóc w leczeniu chronicznych ran. W większości studiów czynnik wzrostu był jednak aplikowany na powierzchnię rany, ograniczając jego dostępność w położonych głębiej tkankach. Aby uzyskać jakikolwiek rezultat kliniczny, smarowanie należało powtarzać. Stosowanie dużych ilości czynnika wzrostu mogło zaś ekstremalnie podwyższyć koszty terapii. W naszym badaniu uniknęliśmy tego wszystkiego, skuteczniej dostarczając KGF przez ranę, by stymulować regenerację tkanki – tłumaczy dr Piyush Koria. Amerykanie uzyskali rekombinowane białko fuzyjne z KGF i peptydów naśladujących pod względem funkcjonalnym elastynę. W eksperymentach laboratoryjnych zademonstrowano, że polipeptyd będący produktem użytego genu fuzyjnego zachowywał właściwości zarówno KGF, jak i elastyny. W odpowiedzi na wzrost temperatury błyskawicznie samoorganizował się w nanosfery. Po nałożeniu na głębokie rany skóry gryzoni z cukrzycą nanocząstki stymulowały powierzchniowe tworzenie nabłonka oraz grubej tkanki łącznej włóknistej. Ta technologia ma duży potencjał, ponieważ białko fuzyjne można łatwo wyprodukować przy stosunkowo niskich kosztach. Łatwo je podawać, a dawki nie znikają tak szybko jak wtedy, gdy stosuje się sam czynnik wzrostu. Technologia zapewnia platformę dla dostarczania jakiegokolwiek czynnika wzrostu czy kombinacji czynników. Można sobie wyobrazić administrowanie mieszaniny nanocząstek, z których każda zawiera inny czynnik, lub zestawu nanocząstek wypełnionych mieszaniną białek fuzyjnych – cieszy się dr Martin Yarmush, dyrektor Centrum Inżynierii Medycznej Massachusetts General Hospital.
-
Nanotechnologom zależy na tym, by kiedyś w przyszłości móc wpływać na pojedyncze struktury i procesy zachodzące w komórce. Nanocząstki doskonale się do tego nadają, bo są małe i da się je zaprojektować pod wykonanie konkretnego zadania. Pobudzone przez pole elektromagnetyczne o częstotliwościach radiowych (RF) mogłyby np. stopić nić DNA, rozproszyć agregaty białek czy uszkodzić jądro. Nie wiadomo jednak, na co je w takich sytuacjach stać, bo do tej pory nie umiano zmierzyć ich temperatury. Specjaliści z Rensselaer Polytechnic Institute opracowali nową technikę określania wzrostu temperatury w pobliżu nanocząstek wzbudzonych polem magnetycznym o częstotliwościach radiowych. Jako czujniki wykorzystali fluorescencyjne kropki kwantowe. Zespół ustalił, że gdy nanocząstki były wzbudzone, mierzalny wzrost temperatury był taki sam, bez względu na to, czy czujniki po prostu zmieszano z nanocząstkami, czy powstało pomiędzy nimi wiązanie kowalencyjne (elektrony były współdzielone przez nanocząstki i kropki). Dokonywanie lokalnych pomiarów jest ważne, gdyż pokazuje ograniczenia ogrzewania RF, a przynajmniej unaocznia je w zakresie badanych częstotliwości – podsumowuje szefowa projektu Diana Borca-Tasciuc.
-
Ostatnie badania przeprowadzone przez Argonne National Laboratory i Carnegie Institution pozwolą na znaczne udoskonalenie nanomateriałów. To z kolei przyczyni się do powstania lepszych ogniw słonecznych, czujników czy urządzeń do obrazowania medycznego. Uczeni opracowali bowiem technikę umożliwiającą obserwowanie tworzenia się nanocząsteczek w czasie rzeczywistym. Wzrost nanokryształów to fundament nanotechnologii. Zrozumienie tego procesu pozwoli na precyzyjne dopasowywanie i tworzenie nanocząsteczek o fascynujących właściwościach - mówi Yugang Sun, chemik z Argonne. Wygląd i zachowanie się nanocząstek zależy od ich kształtu, wielkości, teksktury i właściwości chemicznych powierzchni. Te cech są kształtowane podczas wzrostu, dlatego też tak ważną rzeczą jest możliwość obserwowania nanokryształów podczas tworzenia się. Dokładne kontrolowanie nanocząsteczek jest bardzo trudne. A jeszcze trudniejsze jest wyprodukowanie takich samych nanocząstek podczas dwóch procesów produkcyjnych, gdyż wciąż nie posiadamy zbyt wielu informacji o warunkach ich kształtowania się. Temperatura, ciśnienie, wilgotność, obecność zanieczyszczeń - wszystkie one mają wpływ na wzrost nanocząstek, a wciąż odkrywamy nowe czynniki - dodaje Sun. Możliwość prowadzenia obserwacji jest konieczna do określenia wszystkich wspomniany czynników. Problem jednak w tym, że mikroskopia elektronowa, używana do obserwacji w skali nano, wymaga zastosowania próżni. A wiele nanokryształów rośnie w środowisku płynnym. Dotychczas możliwe było zastosowanie pewnych technik pozwalających na obserwację, jeśli grubość warstwy płynu nie przekraczała 100 nanometrów, jednak to technika bardzo niedoskonała, gdyż takie warunki odbiegają od warunków, w jakich rosną nanokryształy. Teraz amerykańscy naukowcy wykorzystali bardzo intensywane promieniowanie X do obserwacji wzrostu kryształów. Co prawda promienie X wpływają na ten proces, jednak po długotrwałym naświetlaniu, a zatem jest wystarczająco dużo czasu, by bez obawy zakłócenia wzrostu przyjrzeć się, jak powstają nanokryształy.
-
Dotąd wykrycie pojedynczej komórki nowotworowej odrywającej się od guza wydawało się graniczyć z cudem, lecz dzięki wielofunkcyjnym nanocząstkom, które usuwają z tła szum, obrazowanie może się stać naprawdę bardzo czułe. Nanocząstki stanowią bardzo obiecujący środek kontrastowy, ale we wszystkich technikach niewykorzystujących radioaktywnych znaczników otaczające tkanki przytłaczają słaby sygnał, przez co naukowcom nie udaje się wykryć pojedynczej komórki bądź niewielkiej ich liczby. Eksperymenty na syntetycznej tkance zademonstrowały, że technika może niemal całkowicie wyeliminować silny sygnał tła. Podczas przyszłych badań akademicy spróbują powtórzyć wyniki w badaniach na zwierzętach. Trzydziestonanometrowa cząstka składa się z jądra z tlenku żelaza oraz cienkiej złotej skorupki, która otacza jądro, ale się z nim nie styka. Otoczka absorbuje promieniowanie podczerwone, ale można ją także wykorzystać w termoterapii czy do mocowania biocząstki, która powinna się związać z konkretnymi komórkami. W ramach wcześniejszych badań zespół Gao połączył różne funkcje w jednej nanocząstce, co nie jest łatwe ze względu na jej miniaturowe rozmiary. Jak tłumaczy współautor najnowszego studium prof. Matthew O'Donnell, przyszłe metody obrazowania będą służyć nie tyle do wykrywania guzów, monitorowania funkcji czy zużycia tlenu, lecz do badania poziomu molekularnego. Oznacza to, że oceny medycznej i zliczania komórek będzie można dokonać wewnątrz organizmu. Biopsję lub badanie pod mikroskopem zastąpi zdjęcie wskazujące konkretne białka albo nieprawidłową aktywność u źródła. Dzisiaj używamy biomarkerów, by zobaczyć duży zbiór chorych komórek, nowa technika może nas jednak sprowadzić na bardzo precyzyjny poziom, potencjalnie pojedynczej komórki. Amerykanie przetestowali swoją metodę w obrazowaniu fotoakustycznym. To tania technika, w dodatku czuła na niewielkie zmiany we właściwościach tkanki i zdolna do penetrowania na kilka centymetrów w głąb. Działa na zasadzie lekkiego podgrzania komórek za pomocą lasera. Te zaczynają wibrować i wytwarzają fale ultradźwiękowe, które przemieszczają się przez tkanki ku powierzchni ciała. Zespół twierdzi, że metodę z nanocząstkami z magnetycznym jądrem da się zastosować także w innych rodzajach obrazowania.
-
Do ważnych odkryć dochodzi często przez przypadek, w niecodziennych okolicznościach. Prof. Mingjun Zhang z Uniwersytetu Tennessee w Knoxville wpadł na pomysł nowego filtra słonecznego, obserwując syna bawiącego się w ogródku z płotami porośniętymi bluszczem. Naukowiec pozostaje naukowcem nawet prywatnie, dlatego Zhang zastanowił się, co sprawia, że roślina tak ściśle przylega do płotu czy ścian. Potem wszystko potoczyło się już szybko. Okazało się, że korzenie przybyszowe rośliny wydzielają nanocząstki, które najprawdopodobniej znajdą zastosowanie m.in. w technologiach militarnych, jako kleje medyczne, systemy do dostarczania leków czy właśnie blokery słoneczne. Zespół z Knoxville stwierdził bowiem, że nanocząstki bluszczu mogą chronić skórę przed promieniowaniem ultrafioletowym co najmniej 4-krotnie skuteczniej od leżących obecnie na półkach filtrów fizycznych na bazie metali, np. tlenku cynku czy dwutlenku tytanu. Zastosowanie nanocząstek bluszczu w formie filtra to odpowiedź na rzeczywiste zapotrzebowanie. Słuchając na konferencji wystąpienia na temat zastrzeżeń natury toksycznej, dotyczących wykorzystania nanocząstek metalu w blokerach, zastanawiałem się: "Czemu nie wykorzystać nanocząstek występujących w przyrodzie?". Zhang zbadał żółtawą wydzielinę bluszczu za pomocą mikroskopu sił atomowych. Profesor ujrzał cząstki o średnicy 1/1000 ludzkiego włosa. Warto zauważyć, że właściwości analizowanych obiektów pozwalają utrzymać liście rośliny o wadze niemal 2 mln razy większej od masy ich samych. Co ważne, wydzielina korzeni ulega wchłonięciu i ma zdolność rozpraszania światła, a to bardzo ważne w przypadku preparatów, które powinny chronić przed słońcem. Ze względu na duży stosunek powierzchni do objętości, który umożliwia pochłanianie i rozpraszanie światła, nanocząstki cechują się wyjątkowymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Dwutlenek tytanu i tlenek cynku są wykorzystywane w filtrach z tego samego powodu, ale nanocząstki bluszczu są bardziej zuniformizowane od nanocząstek metalopochodnych, co wydatnie wspomaga spełniane przez nie funkcje. Nanocząstki tlenków metali mogą docierać do narządów wewnętrznych, np. wątroby czy mózgu. Ich odpowiednik z bluszczu jest bardziej biokompatybilny zarówno z ludźmi, jak i ich otoczeniem: jest mniej cytotoksyczny, łatwo się rozkłada i nie pokonuje tak łatwo bariery skóry. Z powodu większej przyczepności preparatów z bluszczem nie trzeba będzie prawdopodobnie nakładać ponownie po pływaniu. Co więcej, kosmetyki z dwutlenkiem tytanu i tlenkiem cynku sprawiają, że skóra ma białawy odcień, natomiast filtry z nanocząstkami roślinnymi są praktycznie niewidoczne.
-
Piasek kojarzy się z plażą czy budową domu, okazuje się jednak, że ditlenek krzemu, bo tak brzmi jego chemiczna nazwa, przyda się też kosmetologom i farmaceutom. Badacze z Australii Południowej opatentowali bowiem metodę uzyskiwania trwalszych kosmetyków i kremów kontrolujących dostarczanie przez skórę leków na bazie właśnie nanocząstek krzemionki. Obecnie zespół szuka możliwości komercjalizacji swojego wynalazku. By uzyskać emulsje wykorzystywane w wielu produktach kosmetycznych i terapeutycznych, posługujemy się specjalnie zaprojektowanymi nanocząstkami krzemionki – tak małymi, że na przekroju włosa zmieściłoby się ich ok. tysiąca – tłumaczy dr Nasrin Ghouchi-Eskandar z Instytutu Badawczego Iana Warka na Uniwersytecie Australii Południowej. Jej projekt został nagrodzony na organizowanej przez Muzeum w Melbourne imprezie Fresh Science. Z emulsjami stykamy się w życiu codziennym bardzo często, nawet o tym nie wiedząc, np. jedząc sałatkę z winegretem czy pijąc mleko. Najczęściej mamy do czynienia z trójskładnikowymi układami woda-olej-surfaktant (substancja powierzchniowo czynna). Surfaktanty są amfifilowe, co oznacza, że rozpuszczają się w dwóch różnych rozpuszczalnikach. Mają końcówkę hydrofilową (lubiącą wodę) i hydrofobową (nielubiącą wody). Na granicy faz tworzą monowarstwy, a w poszczególnych rozpuszczalnikach sferyczne agregaty (micele) z jednym rodzajem końcówki skierowanym ku środkowi, a drugim na zewnątrz. Pomysł Australijczyków polegał na tym, by zamiast substancji powierzchniowo czynnej zastosować nanocząstki piasku pokrywające krople tłuszczu. Pokrywanie niewielkich kropli krzemionką zwiększa stabilność mieszaniny, a także zmniejsza ryzyko, że zamknięte w środku składniki czynne ulegną degradacji lub zostaną uwolnione wcześniej, niż chcemy, a to dwa największe wyzwania dla naukowców pracujących nad formułami [kosmetyków i leków]. Stosując naszą metodę, stwierdziliśmy, że z klinicznego punktu widzenia, dostarczanie leków można usprawnić, regulując jego uwalnianie za pomocą grubości powłoki. Uwalnianie może być zarówno szybkie, jak i wolne, a to bardzo istotne, zważywszy, że czasem zależy nam na precyzyjnej lokalizacji dawkowania, a w niektórych przypadkach pozbycie się całego ładunku naraz groziłoby akumulacją związku i efektami toksycznymi. Okazało się, że nanocząstki krzemionki oddziałują na komórki skóry w taki sposób, że znacząco zwiększa się dostarczanie leków do określonych warstw skóry – mówi Ghouchi-Eskandar. Dzięki nim nie tylko można uzyskać wyższą koncentrację aktywnych składników, ale i ograniczyć przenikalność do krwioobiegu. Zmniejsza to ekspozycję innych części ciała na działanie kosmetyku, a zatem i jego toksyczność. Co ważne, całość jest także ekonomiczna. Opisane wyżej właściwości ditlenku krzemu sprawiają, że w interesującym nas środku może znajdować się mniej aktywnej substancji niż obecnie, gdyż jest ona skuteczniej dostarczana do celu.
-
Złoto od zawsze było drogim symbolem zbytku i luksusu. Dziś zyskuje nowe znaczenie, jego właściwości są coraz szerzej wykorzystywane w nowoczesnych technologiach. Począwszy od pozłacania styków, które dzięki temu nie śniedzieją i nie przerywają (kto pamięta, że dawniej klawiatury komputerów miały złocone styki?), aż po... no właśnie, gdzie jest granica zastosowania złota? Wyobrażacie sobie złoto w podeszwach waszych butów? No to wyobraźcie. Dr Adrian Fuchs ze Szkoły Nauk Fizycznych i Chemicznych Uniwersytetu Technologicznego w Queensland opracował nową technologię, może nie sensacyjną, ale mająca wiele zastosowań praktycznych. Australijski uczony odkrył sposób skutecznego rozpraszania nanocząstek metali w tworzywach sztucznych, jak polimery, czy plastik. Nowa metoda pozwoli uzyskiwać materiały o doskonałych, czy niespotykanych właściwościach. Pierwsze, co się narzuca, to materiały o zwiększonej wytrzymałości. Trwała i bardziej kolorowa farba, nie pękające plastikowe obudowy, elastyczne, ale nie ścierające się podeszwy butów. Farba - jak mówi odkrywca - to w zasadzie plastik, dodanie do niej nanocząstek złota powoduje, że kolory z całego widzialnego spektrum stają się bardziej intensywne, a sama farba odporna na trudne warunki środowiskowe. Właściwości metali zmieniają się w nanoskali, łącząc unikalne cechy nanocząstek z tworzywami sztucznymi uzyskujemy całkiem nowe materiały kompozytowe. To pozwoli na opracowanie nie tylko nowych, lepszych powierzchni ochronnych, ale na przykład lepiej działających leków, czy nowatorskich katalizatorów. Doskonałe przewodnictwo złota pozwoli właśnie, wg dra Fuchsa, po wymieszaniu z cząsteczkami innych metali, uzyskać nowe rodzaje katalizatorów. Nanocząstki złota i ditlenku tytanu zatopione w polimerze tworzą bardzo efektywny katalizator oczyszczający wodę; ditlenek tytanu pochłania światło i przekształca je w prąd elektryczny, który jest dalej przewodzony przez złoto. Zatapianie nanocząstek w plastikowych kapsułkach pozwoli na lepsze dozowanie leków przeciwnowotworowych, które będą same wyszukiwać ogniska chorobowe. Szybsze i tańsze komputery dzięki nowym rodzajom układów elektronicznych, lepsze wyświetlacze w telewizorach i monitorach i wiele innych możliwości otwiera się przed technologami. Nanocząstki złota i innych metali już niedługo będą powszechne w naszym otoczeniu.
-
Wstępne leczenie kurkuminą, żółtym barwnikiem występującym w kłączach kurkumy, czyli ostryżu indyjskiego, sprawia, że komórki nowotworów jajnika stają się podatniejsze na chemio- i radioterapię. Naukowcy wykazali, że dostarczanie jej za pomocą bardzo małych nanocząstek (o wymiarach poniżej 100 nanometrów) jeszcze bardziej wzmacnia efekt uwrażliwienia. Pracami zespołu z Sanford Research i Uniwersytetu Południowej Dakoty kierowali doktorzy Subhash Chauhan i Meena Jaggi. Jedną ze strategii zwiększania skuteczności i ograniczania toksyczności terapii onkologicznych jest wywoływanie chemio- bądź radiouwrażliwienia komórek nowotworowych za pomocą naturalnych związków fitochemicznych w rodzaju kurkuminy. Niestety, kurkumina jest słabo wchłaniana przez organizm, co ogranicza jej efektywność. Opracowaliśmy recepturę nanocząstkową Nano-CUR, by zwiększyć biodostępność barwnika oraz sprawić, aby trafiał on bezpośrednio do guzów. Amerykanie testowali swoją recepturę na liniach komórkowych raka jajnika opornych na leczenie. Jako pierwsi wykazali, że wstępne potraktowanie ich kurkuminą (C14H14O4) zmniejsza dawki cisplatyny - nieorganicznego związku platyny o działaniu cytostatycznym - oraz promieniowania, które trzeba zaaplikować, chcąc zahamować wzrost komórek guza. Opisana strategia zostanie przetestowania na modelu zwierzęcym, a w dalszej przyszłości także na ludziach.
-
Jednym z największych problemów związanych z leczeniem raka jajnika jest zapobieganie powstawaniu przerzutów. Nowotwór ten może rozsiewać się wyjątkowo łatwo za pośrednictwem płynu krążącego wewnątrz otrzewnej. Naukowcy z Georgia Institute of Technology znaleźli jednak sposób na wybiórcze wydobycie komórek nowotworowych z tej cieczy i ochronę innych organów przed powstaniem przerzutu. Opracowana metoda opiera się na wykorzystaniu magnetycznych nanocząstek. Zostały one przyłączone do peptydów (krótkich łańcuchów aminokwasowych) posiadających zdolność do wiązania receptora efryny A2 - jednego z białek, których nadmierną aktywność stwierdza się często w raku jajnika. Zgodnie z założeniami nowej techniki, opracowanej przez zespół Kennetha E. Scarberry'ego, po okresie inkubacji pozwalającym na przyłączenie się terapeutycznych kompleksów do ich celów wewnątrz komórek wystarczy użyć magnesów, by wybiórczo wydobyć komórki nowotworowe z badanej próbki. Skuteczność magnetycznych nanocząstek przetestowano dotąd na próbkach płynu otrzewnowego wyizolowanych od pacjentek cierpiących na raka jajnika. Z przeprowadzonych testów wynika, że osiągają one skuteczność wystarczającą do wydobycia komórek nowotworowych z badanego materiału. Potwierdzenie tych danych będzie jednak wymagało badań na pacjentkach, a nie tylko na pobranych od nich próbkach.
-
W Nature Nanotechnology ukazał się artykuł, w którym brytyjscy naukowcy informują, że nanocząstki używane obecnie w medycynie mogą pośrednio uszkadzać DNA. Eksperymenty przeprowadzone w Southmead Hospital w Bristolu wykazały, że używanie nanocząstek może być niebezpieczne. Najpierw naukowcy pod kierunkiem doktora Charlesa Case'a wyhodowali wielowarstwową błonę ochronną, naśladującą błony znajdujące się w ludzkich tkankach, jak np. bariera mózg-krew. Pod błoną umieścili ludzkie komórki fibroblastów, a nad nimi nanocząstki kobaltowo-chromowe. Stop tych metali od dłuższego czasu jest używany w implantach stawów, a od pewnego czasu wykorzystuje się jego nanocząsteczki do transportowania leków. Wcześniejsze badania wykazały, że wystawienie na działanie dużych ilości stopu kobaltu i chromu może poważnie uszkadzać DNA. Uczeni nie wiedzieli dotychczas, jak do tego dochodzi. Najbardziej jednak zaskoczyła ich skala zniszczeń. Nie tylko doszło do nich po drugiej stronie bariery, ale były one tak poważne, jakby bariera w ogóle nie istniała - mówi doktor Case. Początkowo uczni sądzili, że nanocząstki przeniknęły przez miniaturowe szczeliny w barierze. Jednak po jej drugiej stronie nie wykryto obecności metali, a gdy eksperyment powtórzono ze znacznie większymi cząstkami, uszkodzenia były takie same. Możemy jedynie stwierdzić, że do uszkodzenia DNA doszło wskutek pośredniego oddziaływania zależnego, związanego z przekazywaniem sygnałów między komórkami - powiedział doktor Gevdeep Bhabra, chirurg z Southmead. Wspomniane badania są też bardzo istotne z innych względów. Być może pozwolą na opracowanie technik leczenia przez bariery, bez konieczności ich przekraczania. Niewykluczone, że umożliwi też poznanie dróg, którymi wirusy czy priony przekraczają bariery.
-
Nowa metoda mikroskopowania, korzystająca z osiągnięć nanotechnologii, została zaprezentowana przez naukowców z Uniwersytetu Utah. Jak twierdzą jej autorzy, pozwoli ona na badanie struktur krystalicznych z niezwykłą precyzją. Sercem wynalazku jest umieszczana pod badanym preparatem płytka pokryta warstwą nanocząstek srebra. Każda z tych mikroskopijnych struktur działa niczym zwierciadło, odbijając padające na nią światło. Część z niego trafia za pośrednictwem układu optycznego do oka obserwatora. Efektem jest, tak jak w każdym mikroskopie, silnie powiększony obraz badanego obiektu. Zastosowanie nanocząstek srebra umożliwiło znaczące zwiększenie rozdzielczości uzyskiwanego obrazu. Dzięki możliwości oświetlania ściśle określonych grup "zwierciadeł" oraz manipulowaniu właściwościami padającego na nie światła możliwe jest także oświetlanie próbki "na raty", tzn. kawałek po kawałku. Ogranicza się w ten sposób powstawanie przypadkowych refleksów, mogących obniżyć jakość uzyskiwanych obrazów. Kolejną zaletą opracowanej metody jest możliwość całkowitej rezygnacji ze stosowania barwników fluorescencyjnych. W wielu stosowanych obecnie technikach są one przyłączane do składników badanego preparatu. Zwiększa się w ten sposób kontrast uzyskiwanego obrazu (a więc jest korzystne dla jego jakości), lecz może to powodować wiele niekorzystnych efektów, na czele z toksycznością dla struktur ożywionych. Idealnym przykładem zastosowania mikroskopii z wykorzystaniem lustra złożonego ze srebrnych nanocząstek wydaje się badanie kryształów. Preparaty o takiej strukturze posiadają niezwykłą zdolność "porządkowania" przechodzącej przez nie wiązki światła. Jeżeli wykorzysta się tę właściwość i oświetli się próbkę falami o odpowiednich właściwościach, można uzyskać niezwykle precyzyjne obrazy pozwalające na określenie jej wewnętrznej struktury. Metoda opracowana przez badaczy z Uniwersytetu Utah może znaleźć wiele zastosowań. Pozwala ona np. na badanie wielu typów konstrukcji pod kątem ukrytych wad strukturalnych, ocenę budowy struktur biologicznych oraz poszukiwanie nowych materiałów potencjalnie użytecznych w inżynierii. Z biegiem czasu z pewnością pojawi się także wiele nowych pomysłów na wykorzystanie tego precyzyjnego narzędzia.