NANOTEHNOLOGIJA V NANOMEDICINI Ime in priimek KATJA LAPUH

NANOTEHNOLOGIJA V NANOMEDICINI Ime in priimek: KATJA LAPUH, FMT Mentor: prof. dr. MARKO ZGONIK UNIVERZA V LJUBLJANI, FMF, LJUBLJANA, 2010

KAJ JE NANOTEHNOLOGIJA? ØJe izraz, s katerim označujemo tehnični razvoj v nanometrskem merilu, navadno v velikostih od 0, 1 do 100 nm.

KAJ JE NANOMEDICINA? Øje v splošnem uporaba nanotehnologije v medicinske namene in obsega uporabo materialov ter naprav v nanomerilu za diagnosticiranje, preprečevanje in zdravljenje bolezni.

PRIMERJAVA DIMENZIJ

PONOVITEV O MAGNETIZMU Ø Magnetizem je fizikalni pojav, s katerim nekatere snovi delujejo z Ø Magnetno polje je prostor odbojno ali privlačno silo okoli trajnih magnetov ali na druge snovi. Gibanje vodnikov, po katerih teče nabitih delcev vedno električni tok, v katerem povzroči magnetno polje. lahko zaznamo magnetno silo in magnetni navor.

Ø Magnetni dipol: Magneti nastopajo le kot magnetni dipoli in imajo vedno severni in južni pol. Na magnetni dipol deluje v magnetnem polju navor, ki poskuša magnetni dipol usmeriti v smer magnetnega polja. Ø Magnetni moment je vektorska količina, ki določa navor magnetnega polja na paličast magnet ali na tuljavo, po kateri teče električni tok.

MAGNETIZEM V SNOVEH Ø Paramagnetizem je pojav, da je gostota magnetnega polja v snovi, ki smo jo Ø Diamagnetizem je pojav, da postavili v magnetno polje, je gostota magnetnega polja malo večja od gostote v snovi, ki smo jo postavili v magnetnega polja izven te magnetno polje, malo snovi (velja, da je relativna manjša od gostote permeabilnost μr > 1). magnetnega polja izven te snovi.

Ø Feromagnetizem je pojav, da je gostota magnetnega polja v snovi, ki smo jo postavili v magnetno polje, veliko večja od gostote magnetnega polja izven te snovi. Feromagnetizem je posledica tega, da se magnetni dipoli v feromagnetnih snoveh znotraj makroskopskih območij spontano uredijo in so urejeni tudi izven magnetnega polja. V zunanjem magnetnem polju se usmerijo magnetni momenti teh domen v smer zunanjega magnetnega polja. Ø Superparamagnetiki vsebujejo feromagnetne delce, ki so ločeni z neferomagnetno snovjo.

MAGNETENJE FEROMAGNETIKOV

Ø Ko pride nenamagneten feromagnetik pod vpliv zunanjega magnetnega polja (H), se magneti po deviški krivulji, ki je na sliki označena z a. Pri zelo majhnih H je ta krivulja kar razgibana, kar na sliki ni razvidno. Deviška krivulja velja le pri prvem magnetenju. Gostota magnetnega pretoka znotraj feromagnetika narašča le do kolenske vrednosti, po njej pa je naraščanje zelo počasno. Ø Opazimo lahko, da se pri krivulji magnetenja ob povečevanju in manjšanju jakosti zunanjega magnetnega polja razlikujeta. Temu pojavu se reče histereza. Ø Pri izdelavi trajnega magneta želimo snov s čim večjim Br in čim širšo histerezno zanko, da bo snov kar se da odporna na vplive zunanjega magnetnega polja. Takšnim snovem pravimo trdo magnetne snovi.

MAGNETNE LASTNOSTI NANODELCEV

Ø superparamagneti (iz območja magnetnega polja superparamagnetnih nanodelcev, se remanentne magnetizacije ne ohranjajo, Hc= 0). Ø Superparamagnetni nanodelci so pogosto iz železovih oksidov in imajo posebne lastnosti. Ob izpostavitvi zunanjemu magnetnemu polju, kažejo magnetne lastnosti, ko pa magnetno polje umaknemo, se delci ponovno porazdelijo po tekočini. Torej so njihove magnetne lastnosti izražene le ob prisotnosti magnetnega polja.

v. Z aktivnimi molekulami na nanodelcih lahko manipuliramo in detektiramo njihov položaj (z uporabo zunanjega magnetnega polja lahko nanodelce skoncentriramo v želenem delu telesa, lahko jim sledimo preko njihovih magnetnih lastnosti, z njimi lahko grejemo tkivo).

DALJINSKO VODENO UBIJANJE RAKASTIH CELIC Slika nanorobotka, ki v krvno celico vbrizgava zdravilo levo in desno slika nanozobnika.

v Nemški raziskovalci so na poti do nove vrste kemoterapije, pri kateri je celični strup vezan na nanodelce, ki jih lahko z magnetom vodimo natančno tja, kjer naj bi strup učinkoval. Metoda že deluje na miših in prašičih, raziskovalci pa upajo, da bodo že leta 2011 dobili dovoljenje za testiranje na ljudeh. v Razvili so novo obliko kemoterapije za paciente z rakom, pri kateri bodo magnetne sile kemoterapevtsko učinkovino vodile natančno do mesta, kjer naj bi delovala na rakasto tkivo. v V magnetnem načinu zdravljenja se skuša zdravilo usmeriti le na tisto mesto, kjer naj bi učinkovalo. v Pri magnetnem načinu zdravljenja celični strup, ki bo deloval na rakaste celice, navežejo na nanodelce s premerom 10 -100 nm. Nanodelci so opremljeni s kovinskimi jedri , se namagnetijo, če jih izpostavimo magnetnemu polju.

RAZISKAVE NA MIŠIH

v Poskus so izvedli tako, da so poskusne živali pod narkozo vdihovale drobne vodne kapljice, aerosole, v katerih so se nahajali namagneteni nanodelci in radioaktivna snov za sledenje. Posnetki pljuč poskusnih živali so pokazali, da se je radioaktivna snov koncentrirala predvsem tam, kjer so raziskovalci želeli. v Rezultati torej dokazujejo, da so nemški raziskovalci pripravljeni začeti s poskusi na človeških pacientih z rakom. Metodo nameravajo uporabljati pri zdravljenju kožnega raka in raka na prostati, nato pa poskusiti še z ostalimi vrstami raka, na primer z rakom na dojki ter z rakom na trebušni slinavki. Carsten Rudolph pa poudarja, da je pot do obsežnega magnetnega zdravljenja pacientov z rakom dolga in da je na tej poti še nekaj ovir, ki jih bo potrebno premagati. v Eden največjih izzivov bo razviti tako učinkovite magnete, da bodo lahko močno magnetno polje usmerili tudi na tista obolela območja, ki se nahajajo globoko v telesu.

NANOŽELEZO ü Nanodelci železa (Fe) so zelo obetavni za nanomedicino, saj je možno nanje vplivati z magnetnim poljem na daljavo ter jih tako uporabljati kot orodje znotraj organizma. Mogoče jih je pokriti s spojinami, ki delec markirajo, ali pa s takimi, ki delec vežejo samo na določene celice v telesu, na primer na tumorske celice. ü Celice s procesom endocitoze sprejmejo nanodelce v svojo notranjost, kjer zato pride do spremembe proteinskih polimerov in deformacij oblike celic. Prisotnost nanodelcev železovega oksida je strupena za živčne celice in vpliva na njihovo sposobnost prenašanja signalov.

NANOSREBRO v Zaradi močne strupenosti srebra za zelo širok spekter mikroorganizmov nanodelci srebra s še povečano kemijsko aktivnostjo v primerjavi z masivnim srebrom spadajo med trenutno najpomembnejše nanotehnološke antimikrobne snovi, ki se jim obeta raznovrstna uporaba. v V medicini se nanosrebro uporablja za zdravljenje opeklin in kroničnih poškodb kože ter dermatoloških bolezni, pri katerih koža nima več naravnih obrambnih mehanizmov za boj z bakterijami. v Nanosrebro je učinkovito pri zdravljenju aidsa: nanodelci Ag, veliki 1 do 10 nanometra, napadejo HIV-1 in preprečijo učinkovanje virusa na celice gostiteljice. v Vse več je tudi opozoril o tveganju za zdravje, saj primerjajo strupenost 15 nm Ag z 1 µm velikimi delci kadmijevega oksida (Cd. O).

ZAKLJUČEK q Prednost magnetnih nanodelcev je v tem, da jih je mogoče z magnetnim poljem izločiti iz telesa ali pa s kontroliranim premikanjem poskušati usmerjati rast celic, na katere so pripeti. q Za nekatere panoge v nanoznanosti lahko slutimo ali bodo vplivale na kvaliteto in dolgost življenja zaradi nanomedicine.

HVALA ZA POZORNOST