Atklājumi.lv

Bioinženieri izveido daudzfunkcionālu, “divi vienā” nanodaļiņu

Modernajā un eksperimentālajā medicīnā plaši tiek izmantotas dažādas nanodaļiņas - ar tām nosaka audzēju atrašanās vietu un izmērus organismā, nogādā līdz vajadzīgajai vietai medikamentus, kā arī izraisa karstuma viļņu pulsāciju ļaundabīgo šūnu iznīcināšanai. Tagad, tā vietā, lai šiem nolūkiem pielietotu dažādas nanoierīces, varēs iztikt ar vienu - Vašingtonas (ASV) universitātes zinātnieki ir izveidojuši pasaulē pirmo daudzfunkcionālo nanoinstrumentu, kurš sevī ietver divas, iepriekš atsevišķi izmantotas daļiņas. Jaunās kompozītdaļiņas struktūra aprakstīta nesen žurnālā Nature Nanotechnology publicētā rakstā.

"Šī ir pirmā reize, kad izdevies apvienot pusvadītāja un metāla nanodaļiņas, saglabājot katras atsevišķās vienības funkcionalitāti," par jauno daļiņu stāsta raksta vadošais autors, VU asistējošais bioinženierijas profesors Xiaohu Gao. Sākotnēji to plānots izmantot medicīnas tehnoloģijās, taču pētnieki norāda, ka kompozītdaļiņu ar vienlīdz labām sekmēm varēs izmantot arī enerģētikā, piemēram Saules šūnu izstrādē.

Daļiņas centrā atrodas tā sauktais "kvantu punkts" - fluoriscējoša, no pusvadītāja materiāla izgatavota sīksīka bumbiņa, kuras diametrs ir tikai daži nanometri - neliela daļiņa no redzamās gaismas viļņa garuma (1 nm = 1/1000000 daļa no cm). Šajā mērogā kvantu punktiem piemīt unikāla īpašība - atkarībā no bumbiņas izmēra, tie izstaro noteiktas krāsas gaismu. Praksē kvantu punktus izmanto medicīnas vizuālajā diagnostikā, Saules šūnās un gaismu izstarojošās diodēs (LED).

Savukārt, spīdošas zelta nanodaļiņas jau kopš seniem laikiem izmanto rūdītā stikla izgatavošanā. Nesenākā pagātnē tās piemērotas medikamentu nogādāšanai, artrīta terapijai un vizuālajai medicīnas diagnostikai, izmantojot infrasarkano gaismu. Dažos gadījumos šāda attēlatveide dod labākus rezultātus, nekā fluoriscējošo daļiņu tehnoloģijas. Tā kā zelts atstaro infrasarkanos siltuma starus, to var izmantot arī blakus esošo (vēža) šūnu uzkarsēšanai līdz temperatūrai, kurā tās iet bojā.

Zinātnieki jau iepriekš mēģināja abu veidu daļiņas apvienot, taču atsevišķas ierīces ietvaros (sekmīgi bija modeļi, kuros daļiņas novietoja uz kādas lielākas virsmas) tas neizdevās, jo to iedarbība, elektriskajiem laukiem pārklājoties, savstarpēji dzēsās.

VU pētniekiem problēmu izdevās atrisināt, kā saistvielu izmantojot proteīnus. Ar to palīdzību kvantu punkta kodols un zelta ietvars novietoti 3 nanometru attālumā viens no otra, kas ir pietiekami, lai daļiņu elektriskie un optiskie lauki viens otru nenoslāpētu. Daļiņu savienojumu veidojošā tehnika, saka tās autori Gao un VU pēcdoktorantūras pētnieks Yongdong Jin, ir universāla un, to izmantojot, var savienot arī cita veida nanodaļiņas.

Praktiski tika izmantotas polimēra (polietilēna glikola) ķēdes, kurām ārējā galā pievienoja īsās aminoskābes, polihistidīnus, kas labi saistās ar elektriski lādētiem zelta atomiem. Attālumu starp atsevišķajām ierīces sastāvdaļām var regulēt ar nanometra precizitāti, pievienojot vai atņemot kādu posmu polimēru ķēdē. Izstrādāto sistēmu Gao salīdzina ar zelta olu, kurā dzeltenumam atbilst kvantu punkts, zelts veido čaumalu, bet polimēri aizpilda baltuma vietu. Kopējais kompozītierīces diametrs ir 15-20 nm, kas ir pietiekami, lai šāds objekts varētu iekļūt šūnā.

Zelta izmantošana ir būtiska, norādīts publikācijā vietnē bioopticsworld.com, jo zelts ir organismā nesabrūkošs bioloģiski saderīgs materiāls, kas var kalpot gan kā citu nanodaļiņu konteiners, samazinot nanotoksiskās saindēšanās draudus, gan līdz pat 10 reizēm pastiprināt kvantu punkta fluoriscējošo efektu.

Avots:

www.bioopticsworld.com

© Atklajumi.lv. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.