Nanoparticles used in biotechnology

Opsežne knjižnice nanočestica, sastavljene od asortimana različitih veličina, oblika i materijala, te s različitim kemijskim i površinskim svojstvima, već su izgrađene. Područje nanotehnologije je pod stalnim i brzim rastom, a nove dopune i nadalje nadopunjuju ove knjižnice. Klase nanočestica navedene u nastavku su sve vrlo opće i višenamjenske, međutim, ovdje su opisane neka od njihovih osnovnih svojstava i trenutno poznatih primjena u biotehnologiji, a naročito nanomedicina.

Klase nanočestica

• Fullereni: Buckyballs i ugljikovih cijeviObje članice fullerene strukturne klase, buckyballs i ugljika cijevi su ugljika-based, rešetke, potencijalno porozne molekule.
• Tekući kristaliTekući kristalni lijekovi se sastoje od organskih tekućih kristalnih materijala koji oponašaju prirodne biomolekule poput proteina ili lipida. Smatraju se vrlo sigurnom metodom dostave lijeka i mogu ciljati specifična područja tijela gdje su tkiva upaljena ili gdje se nalaze tumori.
• liposomiLiposomi su tekući kristali na bazi lipida, koji se u velikoj mjeri upotrebljavaju u farmaceutskoj i kozmetičkoj industriji zbog svoje sposobnosti da se razgrađuju unutar stanica nakon što se zadovolje njihova funkcija isporuke. Liposomi su bili prve inženjerirane nanočestice koje se koriste za dostavu lijeka, ali problemi poput njihove sklonosti da se stapaju u vodenim okolišima i oslobađaju njihovu nosivost, doveli su do zamjene ili stabilizacije pomoću novijih alternativnih nanočestica.

• NanoshellsTakođer se spominju kao jezgra ljuske, nanoshells su sferne jezgre od određenog spoja okružen ljuskom ili vanjskom premazom drugog, što je nekoliko nanometara debljine.
• Kvantne točkiceTakođer poznate kao nanokristali, kvantne točkice su nanizirane poluvodiči koji, ovisno o njihovoj veličini, mogu emitirati svjetlost u svim bojama duga. Te nanostrukture ograničavaju elektrone za provođenje elektrode, valute valne duljine, ili uzbuđenja u sva tri prostornu smjeru. Primjeri kvantnih točaka su nanokristali poluvodiča i nanokristali jezgrene ljuske, gdje postoji sučelje između različitih poluvodičkih materijala. Primijenjeni su u biotehnologiji za označavanje i snimanje stanica, osobito u studijama imaginga karcinoma.

• Superparamagnetne nanočesticeSuperparamagnetne molekule su one koje privlače magnetsko polje, ali ne zadržavaju rezidualni magnetizam nakon uklanjanja polja. Za selektivne magnetske bioseparacije korištene su nanočestice željezovog oksida promjera u rasponu od 5-100 nm. Tipične tehnike obuhvaćaju premazivanje čestica protutijelima na stanice-specifične antigene, za odvajanje od okolne matrice.

Koristi se u studijama transporta membrana, nanočestice superparamagnetskih željeznih oksida (SPION) primjenjuju se za isporuku lijeka i transfekciju gena. Ciljana isporuka lijekova, bioaktivnih molekula ili DNA vektora ovisi o primjeni vanjske magnetske sile koja ubrzava i usmjerava njihov napredak prema ciljanom tkivu. Također su korisni kao MRI kontrastni agensi.

• dendrimeraDendrimeri su visoko razgranate strukture koje se široko koriste u nanomedicini zbog višestrukih molekularnih "kukica" na njihovim površinama koje se mogu koristiti za povezivanje identifikacijskih oznaka stanica, fluorescentnih boja, enzima i drugih molekula. Prve dendritičke molekule proizvedene su oko 1980. godine, ali zanimanje za njih je u posljednje vrijeme cvjetalo, jer su otkrivene biotehnološke upotrebe.
• NanorodsU dužini od 1 do 100 nm, nanorodi se najčešće izrađuju od poluvodičkih materijala i koriste se u nanomedicinu kao imaging i contrast agents. Nanorodi se mogu proizvesti stvaranjem malih cilindara silicija, zlata ili anorganskog fosfata, među ostalim materijalima.

Trenutna zabrinutost zbog sigurnosti nanočestica dovela su do razvoja mnogih novih aspekata istraživanja. Kao rezultat toga, naša zbirka znanja o interakcijama nanočestica unutar stanica još uvijek raste. Kako istraživanje napreduje u ovom uzbudljivom novom području biotehnologije, nove nanočestice se kontinuirano otkrivaju i nova primjena nanomedicine bit će otkrivena.