science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Magnetische nanodeeltjes zijn veelbelovend in biomedische toepassingen

Magnetische biosensorcomponenten. Krediet:wetenschap en technologie van geavanceerde materialen

Recente ontwikkelingen en onderzoek met betrekking tot ijzeroxide-nanodeeltjes bevestigen hun potentieel in biomedische toepassingen - zoals gerichte medicijnafgifte - en de noodzaak van verder onderzoek.

IJzeroxiden zijn wijdverbreid in de natuur en kunnen gemakkelijk in het laboratorium worden gesynthetiseerd. Onder hen, hematiet, magnetiet en maghemiet nanodeeltjes hebben bijzonder veelbelovende eigenschappen voor biomedische toepassingen.

Onderzoekers in China en Korea hebben recente studies over de voorbereiding, structuur en magnetische eigenschappen van ijzeroxide nanodeeltjes (IONP's) en hun overeenkomstige toepassingen. de recensie, gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen , benadrukte dat de grootte, grootteverdeling (de relatieve verhoudingen van deeltjes van verschillende grootte in een bepaald monster), vorm en magnetische eigenschappen van IONP's beïnvloeden de locatie en mobiliteit van IONP's in het menselijk lichaam. Echter, volledige controle hebben over de vorm en grootteverdeling van magnetische IONP's blijft een uitdaging.

Bijvoorbeeld, magnetische IONP's zijn veelbelovend voor het dragen van kankergeneesmiddelen die gericht zijn op specifieke weefsels. Om dit te laten gebeuren, ze zijn gecoat met een biocompatibele schaal die een specifiek medicijn draagt. Als deze "gefunctionaliseerde" magnetische IONP te groot is, het kan uit de bloedbaan worden verwijderd. Dus, het is erg belangrijk om de grootte van deze deeltjes te kunnen beheersen. Onderzoekers ontdekten dat IONP's met een diameter van 10 tot 100 nanometer optimaal zijn voor intraveneuze injectie en gedurende de langste tijd in de bloedbaan kunnen blijven.

Kristalstructuren van hematiet, magnetiet en maghemiet (zwart:Fe2+, groen:Fe3+, rood:O2−). Credit:wetenschap en technologie van geavanceerde materialen

De oppervlaktelading van IONP's is ook belangrijk voor hun stabiliteit en hoe ze interageren met weefsels. Bijvoorbeeld, borstcellen nemen positief geladen IONP's beter op dan negatief geladen. Tegelijkertijd, positief geladen IONP's worden sneller uit de bloedsomloop verwijderd. Negatief geladen en neutrale IONP's blijven langer in de bloedsomloop. De oppervlaktelading van IONP's kan worden gecontroleerd door een geschikt geladen gefunctionaliseerd materiaal als schaal te gebruiken.

Andere toepassingen die baat kunnen hebben bij het verbeteren van de functionaliteit van magnetische IONP's zijn magnetische resonantiebeeldvorming, magnetische hyperthermie en thermoablatie (het doden van geselecteerde kankercellen met warmte), en biosensing (detectie van moleculaire interacties voor ziektediagnose).

Verder onderzoek is nodig om de toxiciteit van zowel kale als gefunctionaliseerde IONP's te evalueren.

De volgende focus van het team zal liggen op het fabriceren van recyclebare magnetische IONP-katalysatoren en het ontwerpen van multifunctionele biomedische toepassingen, met magnetische IONP's, die een dubbele rol kunnen spelen bij het diagnosticeren en behandelen van ziekten, zegt professor Wei Wu van de Chinese universiteit van Wuhan.

Schematische voorstelling van een op magnetische nanodeeltjes gebaseerd medicijnafgiftesysteem:met geneesmiddel geladen IONP's worden in vivo naar de beoogde tumorplaats geleid met behulp van een magnetisch veld met hoge gradiënt. Krediet:wetenschap en technologie van geavanceerde materialen