Nanoparticule utilizate în biotehnologie

Au fost deja construite biblioteci extinse de nanoparticule, alcătuite dintr-un sortiment de diferite mărimi, forme și materiale și cu diferite proprietăți chimice și de suprafață. Domeniul nanotehnologiei este în creștere constantă și rapidă, iar adăugările noi continuă să suplimenteze aceste biblioteci. Clasele de nanoparticule enumerate mai jos sunt foarte generale și multifuncționale, cu toate acestea, unele dintre proprietățile lor de bază și utilizările actuale cunoscute în biotehnologie, în special nanomedicină, sunt descrise aici.

Clase de nanoparticule

• Fullerenes: buckyballs și tuburi de carbonAmbii membri ai clasei structurale de fullerenă, buckyballs și tuburi de carbon sunt molecule poroase, bazate pe carbon, de tip lattic, potențial poros.
• Cristale lichideMedicamentele din cristal lichid sunt compuse din materiale cristaline lichide organice care imită biomoleculele naturale, cum ar fi proteinele sau lipidele. Acestea sunt considerate o metodă foarte sigură de livrare a medicamentelor și pot viza zone specifice ale corpului unde țesuturile sunt inflamate sau unde se găsesc tumori.
• LipozomiiLipozomii sunt cristale lichide pe bază de lipide, utilizate extensiv în industriile farmaceutice și cosmetice datorită capacității lor de rupere în interiorul celulelor odată ce funcția lor de livrare a fost îndeplinită. Lipozomii au fost primele nanoparticule de inginerie utilizate pentru livrarea de droguri, dar probleme, cum ar fi tendinta lor de a fuziona în medii apoase și eliberează sarcina utilă, au condus la înlocuire sau stabilizare folosind nanoparticule mai noi alternative.

• nanoshellsDe asemenea, denumite nucleu-shell-uri, nanoshell-urile sunt nuclee sferice ale unui compus special, înconjurat de o coajă sau o acoperire exterioară a unui altul, care are o grosime de câțiva nanometri.
• Puncte cuanticeDe asemenea, cunoscute sub numele de nanocristale, punctele cuantice sunt semiconductori nanosizați care, în funcție de mărimea lor, pot emite lumină în toate culorile curcubeului. Aceste nanostructuri limitează electronii banda de conducție, găurile de bandă de valență sau excitonii în toate cele trei direcții spațiale. Exemple de puncte cuantice sunt nanocristalele semiconductoare și nanocristalele core-shell, unde există o interfață între diferite materiale semiconductoare. Acestea au fost aplicate în biotehnologie pentru etichetarea și imagistica celulară, în special în studiile de imagistică a cancerului.

• Nanoparticule superparamagneticeMoleculele superparamagnetice sunt cele care sunt atrase de un câmp magnetic, dar nu rețin magnetismul rezidual după îndepărtarea câmpului. Nanoparticulele de oxid de fier cu diametre în intervalul 5-100 nm au fost utilizate pentru bioseparațiile magnetice selective. Tehnicile tipice implică acoperirea particulelor cu anticorpi la antigenele specifice celulelor, pentru separarea de matricea din jur.

Utilizate în studiile de transport cu membrană, nanoparticulele superparamagnetice de oxid de fier (SPION) sunt aplicate pentru administrarea de medicamente și pentru transfecția cu gene. Furnizarea orientată a medicamentelor, a moleculelor bioactive sau a vectorilor ADN depinde de aplicarea unei forțe magnetice externe care accelerează și direcționează progresul spre țesutul țintă. Ele sunt, de asemenea, utile ca agenți de contrast RMN.

• dendrimersDendrimers sunt extrem de structuri ramificate câștigă o largă utilizare în nanomedicina din cauza multitudinii de „cârlige“ moleculare pe suprafețele lor, care pot fi folosite pentru a atașa etichete de celulă de identificare, coloranți fluorescenți, enzime și alte molecule. Primele molecule dendritice au fost produse în jurul anului 1980, dar interesul pentru ele a cunoscut o creștere mai recentă, fiind descoperite utilizările biotehnologice.
• nanoroziDe obicei, lungimea de 1-100 nm, nanorodele sunt cel mai adesea realizate din materiale semiconductoare și utilizate în nanomedicină ca agenți de imagistică și contrast. Nanorodurile pot fi realizate prin generarea de cilindri mici de siliciu, aur sau fosfat anorganic, printre alte materiale.

Preocupările actuale privind siguranța nanoparticulelor au dus la dezvoltarea multor noi fațete de cercetare. Ca rezultat, colectia noastra de cunostinte despre interactiunile nanoparticulelor din celule continua sa creasca rapid. Pe măsură ce cercetarea progresează în această nouă arie interesantă a biotehnologiei, noi nanoparticule sunt continuu descoperite și se vor găsi noi aplicații pentru nanomedicină.