Nanopartikkelit käytettäviksi biotekniikassa

Laajoja nanopartikkelien kirjastoja, jotka koostuvat erilaisista kokoista, muodoista ja materiaaleista sekä erilaisista kemiallisista ja pintaominaisuuksista, on jo rakennettu. Nanoteknologian ala on jatkuvasti ja nopeasti kasvussa ja uusia lisäyksiä täydentää edelleen näitä kirjastoja. Alla luetellut nanopartikkeleiden luokat ovat hyvin yleisiä ja monikäyttöisiä, mutta tässä kuvataan joitain niiden perusominaisuuksia ja nykyisiä tunnettuja käyttötapoja biotekniikassa, ja erityisesti nanomediksia.

Nanopartikkeleiden luokat

• Fullerenes: Buckyballs ja Carbon Pipes
  Molemmat täysreenirakenteiden, buckyballsin ja hiiliputkien jäsenet ovat hiilipohjaisia, ristikkäisiä, mahdollisesti huokoisia molekyylejä.
• Nestekiteet
  Nestekidemateriaalit koostuvat orgaanisista nestekidemateriaaleista, jotka jäljittelevät luonnossa esiintyviä biomolekyylejä, kuten proteiineja tai lipidejä. Niitä pidetään erittäin turvallisina lääkkeen toimittamiskeinoina, ja ne voivat kohdistaa tiettyihin kehon alueisiin, joissa kudokset ovat tulehtuneet tai joissa kasvaimia löytyy.
• Liposomit
  Liposomit ovat lipidipohjaisia ​​nestekiteitä, joita käytetään laajasti lääke- ja kosmetiikkateollisuudessa siksi, että niiden kapasiteetti hajoaa soluissa sen jälkeen, kun niiden annostustoiminto on täytetty. Liposomit olivat ensimmäisiä valmistettuja nanohiukkasia, joita käytettiin lääkeaineiden antamiseen, mutta ongelmat, kuten niiden taipumus sulautua yhteen vesipitoisissa ympäristöissä ja vapauttaa niiden hyötykuorman, ovat johtaneet korvaamiseen tai stabilointiin uudempien vaihtoehtoisten nanohiukkasten avulla.

Nanoshells

• Nimet ovat myös ydinkuoret, nanoshells ovat tietyn yhdisteen pallomaisia ​​ytimiä, joita ympäröi toinen tai muu ulkopinta, joka on muutaman nanometrin paksuinen.
  Quantum dots
• Nanokiteistä tunnetaan myös nanokiteisiä, joiden kvanttipisteet ovat nanosidoituja puolijohteita, jotka kokoluokkansa mukaan voivat lähettää valoa sateenkaaren kaikissa väreissä. Nämä nanorakenteet rajaavat johtokäyrän elektroneja, valenssikaistareikiä tai excitoneja kaikissa kolmessa spatiaalisessa suunnassa. Esimerkkejä kvanttipisteistä ovat puolijohdeteknologiat ja ydinkuoran nanokiteet, joissa on eri puolijohdemateriaalien välinen rajapinta. Niitä on sovellettu biotekniikassa solujen merkinnöissä ja kuvantamisessa, erityisesti syöpäkuvantamistutkimuksissa.
  

Superparamagnetiset nanopartikkelit

• Superparamagneettiset molekyylit ovat niitä, jotka ovat houkutelleet magneettikenttiin, mutta eivät säilytä jäännösmagnetismia kentän poistamisen jälkeen. 5-100 nm: n läpimittaisia ​​rautaoksidia sisältäviä nanopartikkeleita on käytetty selektiivisiin magneettisiin bioseparaatioihin. Tyypillisiin tekniikoihin sisältyvät hiukkasten päällystäminen vasta-aineilla soluspesifisiin antigeeneihin erottamiseksi ympäröivästä matriksista.
  Kalvokuljetustutkimuksissa käytetään superparamagneettisia rautaoksidipohjaisia ​​nanopartikkeleita (SPION) lääkeannostukseen ja geenitransfektioon. Huumausaineiden, bioaktiivisten molekyylien tai DNA-vektorien kohdennettu jakelu riippuu ulkoisesta magneettisesta voimasta, joka nopeuttaa ja ohjaa niiden etenemistä kohti kohdekudosta. Ne ovat myös käyttökelpoisia MRI-varjoaineina.

Dendrimeerit

• Dendrimeerit ovat erittäin haaroittuneita rakenteita, jotka ovat laajalti käytössä nanomedikissa, koska niiden pinnoissa on useita molekyylisiä "koukkuja", joita voidaan käyttää soluidentifikaatiotunnisteiden, fluoresoivien väriaineiden, entsyymien ja muiden molekyylien kiinnittämiseen. Ensimmäiset dendriittimolekyylit tuotettiin 1980-luvulla, mutta niiden kiinnostus on kukistunut vasta hiljattain, koska biotekniset käyttötarkoitukset ovat havaittavissa.
  Nanorodit
• Tyypillisesti 1-100 nm: n pituiset nanorodit valmistetaan useimmiten puolijohtavista materiaaleista ja niitä käytetään nanomedikeeninä kuvantamis- ja kontrastinaineina. Nanorodit voidaan valmistaa luomalla piin, kullan tai epäorgaanisen fosfaatin pieniä sylintereitä muiden materiaalien joukkoon.
  Nanohiukkasten turvallisuutta koskevat nykyiset huolenaiheet ovat johtaneet monien uusien tutkimusalojen kehittämiseen. Tämän seurauksena keräämme tietomme nanopartikkelien yhteisvaikutuksista soluissa kasvaa edelleen nopeasti. Tutkimuksen edetessä tässä jännittävässä uudessa biotekniikan alalla uusia nanohiukkasia etsitään jatkuvasti ja uusia sovelluksia nanomedikiksi löytyy.