Nanoteknologia tarkoittaa nanokokoisten (tyypillisesti 1-100 miljardit miljardit metriä) käsittelemättömät hiukkaset, jotka soveltuvat niiden ainutlaatuisiin ominaisuuksiin teollisiin tai lääketieteellisiin sovelluksiin. Tunnettujen elementtien ja materiaalien fysikaaliset ominaisuudet voivat muuttua, koska niiden pinta-ala-suhde kasvaa huomattavasti, ts. e. kun nanomittakaavan koot saavutetaan. Näitä muutoksia ei tapahdu siirtyessään makroista mikro-asteikkoon.
Fysikaalisten ominaisuuksien kuten kolloidisten ominaisuuksien, liukoisuuden ja katalyyttisen kapasiteetin muutokset ovat olleet hyvin hyödyllisiä biotekniikan aloilla, kuten biorehu- ja lääkeaineiden jakelussa.Erilaisten nanohiukkasten erilaiset ominaisuudet ovat johtaneet uusiin sovelluksiin. Esimerkiksi yhdisteitä, joiden tiedetään olevan yleensä inerttejä aineita, voivat tulla katalyyttejä. Nanohiukkasten erittäin pieni koko sallii niiden tunkeutumisen soluihin ja vuorovaikutukseen solumolekyylien kanssa. Nanopartikkeleilla on usein myös ainutlaatuiset sähköiset ominaisuudet ja ne tekevät erinomaisia puolijohteita ja kuvankäsittelyaineita. Näiden ominaisuuksien takia nanoteknologian tiede on vienyt viime vuosina, kun nanohiukkasten uusia käyttötarkoituksia, erityisesti nanomediksia, testaamalla ja dokumentoimalla.
Vuosina 2004-2006 NIH perusti kahdeksan Nanomedicin kehittämiskeskuksen verkostoa osana NIH Nanomedicine Roadmap -aloitetta. Vuonna 2005 National Cancer Institute (NCI) teki 144. 3 miljoonaa 5 vuoden aikana sen Nanotechnology in Cancer -ohjelmassa, joka rahoittaa seitsemän Cancer Nanotechnology Centers of Excellence (Kim, 2007).
NIH-aloitteen pitkän aikavälin tavoitteita ovat tavoitteet, kuten esimerkiksi nanopartikkeleiden etsiminen syöpäsoluihin, ennen kuin kasvaimet kasvattavat, poistavat ja / tai korvaavat "rikki" osia soluista tai solumekanismeista pienoiskoossa, ja käyttävät samankaltaisia "koneita", kuten pumput tai robottit, jotka toimittavat lääkkeitä silloin, kun niitä tarvitaan kehossa. Kaikki nämä ajatukset ovat toteutettavissa nykyisen tekniikan perusteella. Emme kuitenkaan tunne riittävästi solujen sisäisten rakenteiden ja solujen ja nanohiukkasten välisten vuorovaikutusten fysikaalisia ominaisuuksia, jotta saavutetaan tällä hetkellä kaikki nämä tavoitteet. NIH: n ensisijaisena tavoitteena on lisätä näiden vuorovaikutusten ja solumekanismien nykyistä tietämystä, niin että tarkasti rakennettuja nanopartikkeleita voidaan integroida ilman haitallisia sivuvaikutuksia.
Monissa eri tyyppisissä nanopartikkeleissa, joita parhaillaan tutkitaan nanomediksi-sovelluksissa.Ne voivat olla hiilipohjaisia luurankotyyppisiä rakenteita, kuten täyteereenejä tai misellin kaltaisia lipidipohjaisia liposomeja, joita on jo käytetty lukuisissa lääkekuljetuksissa ja kosmetiikkateollisuudessa.
Kosmetiikassa, voiteissa, suojapinnoitteissa ja tahraa kestävissä vaatteissa käytetään kolloideja, tyypillisesti liposomien nanopartikkeleita, jotka on valittu niiden liukoisuus- ja suspensioominaisuuksiin. Muita esimerkkejä hiilipohjaisista nanopartikkeleista ovat kitosaani ja alginaattipohjaiset nanopartikkelit, jotka on kuvattu kirjallisuudessa proteiinien suun kautta tapahtuvalle toimittamiselle ja erilaisille insuliiniannokselle tutkituille polymeereille.
Muita nanopartikkeleita voidaan valmistaa metalleista ja muista epäorgaanisista materiaaleista, kuten fosfaateista. Nanopartikkelikontrastin aineet ovat yhdisteitä, jotka parantavat MRI: tä ja ultraäänitutkimuksia, jotka aikaansaavat in vivo -kuvauksen biolääketieteellisiä sovelluksia. Nämä hiukkaset sisältävät tyypillisesti metalleja, joiden ominaisuudet muuttuvat dramaattisesti nano-asteikolla. Kulta "nanoshells" ovat hyödyllisiä taistelussa syöpää, erityisesti pehmytkudos kasvaimia, koska ne kykenevät absorboimaan säteilyä tietyillä aallonpituuksilla.
Kun nanoshellit tulevat kasvainsoluihin ja säteilytys hoidetaan, ne absorboivat energiaa ja lämmittävät tarpeeksi syöpäsolujen tappamiseksi. Positiivisesti ladatut hopea-nanopartikkelit adsorboituvat yksijuosteiseen DNA: han ja niitä käytetään sen havaitsemiseen. Kehitetään monia muita välineitä ja laitteita in vivo -kuvaukseen (fluoresenssin havaitsemisjärjestelmiin) sekä parantamaan kontrastia ultraääni- ja magneettikuvauksissa.
Kirjallisuudessa on lukuisia esimerkkejä taudintorjuntastrategioista nanopartikkeleilla. Usein, erityisesti syövän hoidossa, lääkeaineiden luovuttamisominaisuudet yhdistetään kuvantamistekniikoihin, jotta syöpäsolut voidaan visuaalisesti sijoittaa hoidon aikana. Hallitseva strategia on spesifisten solujen kohdistaminen yhdistämällä antigeenejä tai muita biosensoreja (esim. RNA-säikeitä) nanohiukkasten pinnalle, jotka havaitsevat soluseinien erikoisominaisuudet. Kun kohdesolu on tunnistettu, nanohiukkaset tarttuvat solun pintaan tai tulevat soluun erityisesti suunnitellun mekanismin kautta ja toimittavat sen hyötykuorman.
Yksi lääkeaine toimitetaan, jos nanopartikkeli on myös kuvankäsittelyaine, lääkärit voivat seurata sen edistymistä ja syöpäsolun jakautuminen tunnetaan. Tällainen erityinen kohdentaminen ja havaitseminen auttavat hoitamaan myöhäisvaiheen metastasoituneita syöpiä ja vaikeasti tavoitettavia kasvaimia ja antavat viitteitä näiden ja muiden sairauksien leviämisestä. Se myös pidentää tiettyjen lääkkeiden elämää, joiden on todettu kestävän pidempään nanopartikkelin sisällä kuin silloin, kun tuumori pistettiin suoraan, sillä usein lääkeaineet, jotka on ruiskutettu kasvaimeen, hajoavat pois ennen tuumorisolujen tappamista.
Merkittävä kehitys syövän hoidossa oli siRNA: n (pieni häiritsevä RNA) hoito, jossa nanopartikkeleiden annostelu. Vuonna 1999 siRNAa kuvattiin ensin uutena keinona proteiinien ilmentymisen estämi- seksi soluissa.RNA-säikeet kuitenkin tuhoutuivat usein solumekanismeilla ennen niiden tavoitteiden saavuttamista. Nanopartikkelit tarjoavat suojan ja jakelun mekanismeja, joita siRNA-molekyylit tarvitsevat saavuttaakseen kohdekudokset.
Useat yritykset ovat jo päässeet kliinisiin tutkimuksiin nanohiukkasten toimittamilla siRNA-hoidoilla (Alper 2006).
Molekyylien itsekokoonpano on ilmiö, jonka kautta molekyylit kokoavat spontaanisti määriteltyihin, stabiileihin muodostumiin, jotka perustuvat atomi-vuorovaikutuksiin, kuten vetysidos, hydrofobiset ja van der Waals -voimat. Nanopartikkeleiden "pohjapinta" rakentaminen hyödyntää molekyylin itsekokoonpanoa rakentaakseen erityisiä rakenteita, jotka perustuvat käsitykseen näistä spontaaneista muodostelmista. Eräs tämän soveltaminen on käyttää Watson-Crickin DNA-emäsparituksen spesifisyyttä rakennettavien määriteltyjen rakenteiden nukleiinihappojen rakentamiseksi tiettyihin käyttötarkoituksiin. Eräässä toisessa uudessa molekyylien itsekokoonpanossa, joka kehittyy Sveitsissä, huokosproteiinit tuodaan nanopartikkeleihin polymeerikokoonpanon aikana. Huokoset on sisällytetty pintomatriisiin ja niiden avautuminen ja sulkeminen mahdollistavat lääkkeen annon tiettyjen ympäristön olosuhteiden (tässä tapauksessa pH: n) muutoksiin solussa (Broz et ai.
2006). Huokoset avautuvat usein tai suljetaan, kun ne reagoivat pH-arvoon, lämpötilaan tai muihin ympäristötekijöihin. Samankaltaisten huokosten käyttö nanopartikkeleissa sallii spesifisen toimituksen tai biosensoinnin tietyissä soluolosuhteissa, esimerkiksi insuliinin annostelun, kun verensokeriarvot osoittavat tarvetta.
Hyötykuormituksen jälkeen on usein toivottavaa, että nanohiukkaset jotenkin poistetaan tai metaboloituvat, mieluiten ilman mitään toksisia sivuvaikutuksia.
Nanohiukkasten käytön edut ovat todellakin se, että perinteisen säteilyn ja kemoterapioiden myrkyllisiä sivuvaikutuksia voidaan välttää hoitamalla vain kasvaimia tai epäterveellisiä soluja ja vahingoittamatta läheistä terveellistä kudosta. Joidenkin nanohiukkasten odotetaan olevan suhteellisen turvallisia, koska ne hajoavat kerran solujen sisällä, ja jotkut koostuvat aineista, joita jo käytetään biolääketieteessä, kuten nanopartikkeleista, jotka on valmistettu samoista polymeereistä kuin mitä käytetään ompeleissa (Bullis, 2006). Mikä tahansa lähestymistapa, nanohiukkasten toimittamisen edut ovat valtavat ja sisältävät parannetun huumausaineiden biologisen hyötyosuuden kohdistamalla erityisiä elimiä, kudoksia tai kasvaimia, jolloin saadaan suurin annos lääkeaineelle suoraan, mikäli sitä tarvitaan, sekä vähentämällä jätettä ja kustannuksia, jotka johtuvat hajoamisesta ennen huumeiden tavoite.
Nanomedicine on suhteellisen uusi biotekniikan ala, mutta mahdollisuudet uusiin hoitomuotoihin ja leikkauksiin sairauksien ja tautien, kuten syövän hoidossa, näyttävät loputtomilta. Nanorobotien ja solujen korjauskoneiden käsite on myös elinkelpoinen ja voi joskus olla yhtä yleinen kuin aspiriinin ottaminen tänään.
Lähteet:
Kim, 2007. Nanoteknologian alustat ja fysiologiset haasteet syöpää terapeuttisille aineille.
Paina, doi. org / 10. 1016 / j. nano. 2006. 12. 002.
Alper, 2006, nanopartikkelit ja siRNA - Kumppanit uusien keuhkoihin syövän hoidossa.NCI-liitto Nanoteknologian syöpään. // nano. syöpä. gov / news_center / monthly_feature_2006_august. asp.
Broz et ai. , 2006. Kohti älykkäitä nanokemiallisia bioreaktoreita: pH-kytkentäinen, kanavalla varustettu, funktionaalinen polymeerin nanokontinoija. Nano Letters 6 (10): 2349 - 2353.
Bullis, 2006. Single-Shot Chemo. Teknologian tarkistus. // www. technologyreview. com / read_article. aspx? ch = specialsections ja sc = emergingtech & id = 16469.
Näyte Sairaus Poissaolot Anteeksi kirjeet ja sähköpostit
Näytehäiriö puuttuivat kirjeitä ja sähköpostiviestejä, johtaja, kun olet poissa töistä sairauden takia.
Mitä työntekijän sairaus jättää?
Tarvitsee ymmärtää sairausloman? Se on työsuhde-etu, jota arvostetaan, koska se on win-win työnantajille ja työntekijöille. Lue lisää sairauslomasta.