Onderzoek naar nanodeeltjes is enorm. Dat is, de studie van nanodeeltjes, zeer minuscule objecten die als een eenheid fungeren met specifieke eigenschappen, is een zeer populair studiegebied. Met implicaties in vele wegen van de wetenschap, van biogeneeskunde tot laseronderzoek, de studie van het maken van nanodeeltjes met gewenste eigenschappen wordt steeds belangrijker. Maria Benelmekki en onderzoekers van Mukhles Sowwan's Nanoparticles by Design Unit hebben onlangs een doorbraak bereikt in het synthetiseren van biomedisch relevante nanodeeltjes. Ze publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift nanoschaal .

Nanodeeltjes kunnen in de geneeskunde worden gebruikt voor beeldvorming tijdens diagnose en behandeling. Andere toepassingen zijn onder meer gerichte medicijnafgifte en wondgenezing. Echter, het creëren van nanodeeltjes voor gebruik in de biogeneeskunde brengt veel uitdagingen met zich mee. Momenteel, nanodeeltjes worden voornamelijk gemaakt met behulp van chemicaliën, wat een probleem is bij gebruik voor medische doeleinden, omdat deze chemicaliën schadelijk kunnen zijn voor de patiënt. Bijkomende problemen zijn dat het fabricageproces verschillende stappen omvat, de grootte van de deeltjes is moeilijk te beheersen en de deeltjes kunnen slechts relatief korte tijd in opslag overleven. Benelmekki en collega's hebben biocompatibele ternaire nanodeeltjes gemaakt, wat betekent dat ze uit 3 delen bestaan ​​die elk een nuttige eigenschap vertonen, en hebben het gedaan zonder het gebruik van chemicaliën. De nieuwe methode maakt een gemakkelijke manipulatie van de grootte van de deeltjes mogelijk om ze in één stap op maat te maken voor een verscheidenheid aan toepassingen. De onderzoekers hebben ook een methode ontwikkeld die zorgt voor een betere stabiliteit bij langere opslag.

De nanodeeltjes in het onderzoek zijn gemaakt van een kern van ijzer en zilver. Deze twee elementen doordrenken ze met twee belangrijke eigenschappen; ze zijn magnetisch en kunnen worden afgebeeld. Het ijzer maakt ze magnetisch, waardoor onderzoekers ze kunnen verplaatsen. Het zilver is uitstekend geschikt voor beeldvorming omdat excitatie van zilver een groter detectiesignaal creëert dan het deeltje zelf, wat betekent dat het ondanks zijn kleine formaat kan worden bekeken met conventionele microscopie of medische beeldvormingsapparatuur. Het derde deel van de nanodeeltjes is een silicium omhulsel, die de ijzer-zilveren kern omringt. Het silicium is biocompatibel, wat betekent dat het in een patiënt kan gaan zonder complicaties te veroorzaken, het voorkomt dat de kern wordt afgebroken en het kan gemakkelijk worden gemanipuleerd voor gebruik in een verscheidenheid aan biomedische toepassingen. Aanvullend, de nanodeeltjes hebben ook superparamagnetisch gedrag, wat betekent dat ze alleen magnetisch zijn wanneer een magnetisch veld wordt aangelegd, dus hun magnetische eigenschap is induceerbaar.

De mogelijkheid om eenvoudig stabiele, aanpasbare nanodeeltjes met meerdere functionaliteiten, zonder het gebruik van chemicaliën, in één stap, is een spannende doorbraak. Al dit werk was mogelijk dankzij de uitgebreide expertise van de leden van de eenheid in materiaalkunde, en hun vaardigheden om in een multidisciplinaire omgeving te werken. De implicaties van het werk zijn potentieel enorm. Benelmekki zegt, "De ternaire nanodeeltjes kunnen in verschillende toepassingen worden gebruikt, zoals een contrastmiddel bij MRI, biomagnetische sensoren, hyperthermie voor de behandeling van kanker en magnetisch gerichte bevalling en transfectie." Misschien de volgende keer dat u voor medische beeldvorming of behandeling gaat, nanodeeltjes die hier bij OIST zijn ontworpen, zullen deel uitmaken van de behandeling.