Nanodiamenty przydatne w medycynie

Naukowcy brytyjscy zaprezentowali w Nature nanotechnology[1] nową technikę mikroskopii służącą do oglądania zwykłych nanodiamentów przemysłowych w żywych komórkach. Uważają, że technika ta może okazać się przydatna w medycynie. Nanodiamenty są to bardzo obiecujące środki kontrastowe do obrazowania medycznego, które służą do podawania leków dzięki  ich niskiej cytotoksyczności. Jednakże, wiele opracowywanych zastosowań wymaga nanodiamentów z dodatkiem fluoroforów, które ulegają fluorescencji przy wzbudzeniu laserem. Są to metody drogie i trudne do kontrolowania.

Nanodiamenty przydatne w medycynie

Rys.1 Nanodiamenty w opracowanym przez naukowców mikroskopie, © NPG

Nanodiamenty niefluoryzujące mogą być analizowane przy użyciu rozpraszania Ramana. Próbka jest bombardowana światłem, które oddziałuje z wibrującymi wiązaniami chemicznymi: rozproszone fotony ujawniają częstotliwości drgań takich wiązań. Konwencjonalne rozpraszanie Ramana jest słabe, a uzyskanie wyraźnego obrazu trwa długo, co stwarza problemy w przypadku żywego organizmu. Wymuszone antystokesowskie rozpraszanie Ramana (CARS, ang. Coherent anti-Stokes Raman scattering) przezwycięża ten problem, ponieważ wykorzystuje dwa lasery podczerwone. Kiedy różnica pomiędzy częstotliwościami obydwu wiązek jest równa częstotliwości drgań wiązania chemicznego następuje wzmocnienie sygnału i skrócenie czasu potrzebnego do uzyskania obrazu. Jest to szczególnie korzystne w przypadku nanodiamentów, gdzie występuje duża liczba identycznych wiązań C-C.

Paola Borri i współpracownicy z Uniwersytetu w Cardiff zobrazowali nanodiamenty z promieniami 70-150 nm w wodzie, przy użyciu mikroskopu CARS, który zbudowali sami. Ekstrapolując z uzyskanych obrazów naukowcy obliczyli, że powinny one być w stanie wykryć diamenty z promieniami 27 nm. Wiele nanocząsteczek medycznych jest  znacznie mniejsza – czasem mają 1-2 nm – ale Borri uważa, że nanodiamenty nadal mogą być przydatne.

„Aby wybrać konkretne komórki (na przykład, raka), to rzeczywiście ważne, by nanocząstki nie były zbyt małe i nie zostały wyeliminowane” twierdzi Borri. „Co istotne, można teraz odnosić bezpośrednio siłę sygnału z CARS  z ilościową miarą wielkości nanodiamentów dla pojedynczych cząsteczek. Takie bezpośrednie, in situ, ustalanie wielkości nanodiamentów wewnątrz żywych komórek nie jest możliwe przy użyciu technik fluorescencji. Naukowcy osiągnęli wyraźne obrazy  diamentów w laboratorium w czasie hodowania komórek ludzkich, które nie zostały uszkodzone w tym procesie.

Naukowiec Jurij Gogotsi na Uniwersytecie Drexel w USA jest zaintrygowany, choć widzi potencjalny problem z użyciem większych nanocząstek, z proporcjonalnie mniejszą powierzchnią, do podawania leków.  „Być może nieistotna terapeutycznie dawka może być dostarczona w cząstkach 5 nm diamentu”, twierdzi. Jednak prawie nigdy nie znamy ostatecznych zastosowań w przypadku pierwszych badań.

  1. Pope I., Payne L., Zoriniants G., Thomas E., Williams O., Watson P., Langbein W. i Borri P. (2014). Coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy of single nanodiamonds. Nature nanotechnology, doi:10.1038/nnano.2014.210.
  2. http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/10/nanodiamonds-add-some-sparkle-imaging

Opracowała: Kinga Cholewińska

Korekta: Julia Szpakowska

 

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*