Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Характеристики пористых наночастиц кремния. a. Схема, демонстрирующая процесс растворения наночастиц в организме (in vivo). b. SEM-изображение наночастиц кремния (размерная шкала 500нм, на вставке – 50 нм). с. Спектры фотолюминесценции и поглощения. d. Зависимости фотолюминесценции и количества прореагировавшего кремния от времени (наночастицы были помещены в раствор PBS – phosphate buffer saline). e. Зависимость от времени количества доксорубицина, извлечённого из частиц носителя в растворе PBS (что также свидетельствует о полной биодеградации наночастиц кремния). f. Цитотоксичность композитного материала типа ядро/оболочка DOX/наночастицы пористого кремния (DOX – doxorubicin – противораковый препарат).
Рис.2. Биосовместимость и биодеградационные свойства пористых наночастиц кремния. a. In vitro цитотоксичность указанных наночастиц. b. In vivo распределение и биодеградация пористых наночастиц кремния в организме мыши в течение 4 недель. с. Изменения массы тела мыши после введения наночастиц и PBS (для сравнения). d. Гистология клеток печени, селезёнки и почки (размерная шкала 50 мкм).
Рис.3. In vitro, in vivo и ex vivo флуоресценция пористых наночастиц кремния. a. In vitro флюоресценция клеток HeLa, обработанных наночастицами кремния (красным и синим обозначены наночастицы и ядра клеток, соответственно; размерная шкала 20 мкм). b. In vivo флюоресценция наночастиц кремния, введённых мыши сразу с двух сторон. с. In vivo флуоресценция наночастиц кремния и наночастиц, покрытых оболочкой биополимера декстрана. d. In vivo изображения, демонстрирующие удаление через час после введения в мочевой пузырь (Bl) порции наночастиц кремния (Li – печень). e. То же изображение, что и в с (линия указывает на положение селезёнки). f. Флуоресценция, демонстрирующая ex vivo биораспределение наночастиц кремния в мышиных органах (Li, Sp, K, LN, H, Bl, Lu, Sk и Br соответствуют печени, селезёнке, почке, лимфоузлу, сердцу, мочевому пузырю, лёгкому, коже и мозгу. g. Гистология клеток печени и селезёнки мышей, показанных на рисунках с, f через 24 часа после введения (красным и синим обозначены наночастицы и ядра клеток, соответственно; размерная шкала 50 мкм).
Рис.4. Флуоресценция опухолей, содержащих наночастицы кремния с декстраном. a. Интенсивность флуоресценция наночастиц в зависимости от их концентрации. b. Флуоресценция в опухоли MDA-MB-435. с. Ex vivo флуоресценция мышиной опухоли и мускульной ткани вокруг опухоли. d. Флуоресценция части мышиной опухоли (красным и синим обозначены наночастицы кремния, покрытые полимером, и ядра клеток, соответственно; размерная шкала 100 мкм).

Наночастицы кремния – светятся и исчезают

Ключевые слова:  биополимер, кремний, нанобиотехнологии, наномедицина, пористые материалы, флуоресценция

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

21 апреля 2009

Идея использовать наночастицы для диагностики и лечения самых различных заболеваний не нова. Однако применение наноматериалов связано с огромным риском вследствие высокой токсичности либо самих наночастиц (которые зачастую легко проникают в ткани, но тяжело выводятся), либо токсичности элементов, входящих в их состав (например, тяжёлые элементы, из которых состоят квантовые точки). С другой стороны, такие наночастицы в организме должны обладать определённым временем жизни, которого было бы достаточно для диагностирования или лечения заболевания. На сегодняшний день особый интерес вызывают пористые наночастицы, которые состоят из элементов, входящих в состав живых организмов. Это и понятно - такие наноматериалы обычно не вызывают аллергических реакций, они потенциально могут быть расщеплены в организме и выведены из него, а в порах можно разместить лекарственные препараты.

Авторы работы, опубликованной недавно в Nature, разработали способ получения наночастиц пористого кремния, который не только обладает достаточно высокой люминесценцией, но также проявляет биоактивность (он постепенно реагирует с биожидкостями организма, образуя кремневые кислоты). Сами частицы были получены с помощью электрохимического травления кремниевой подложки в спиртовом растворе HF с последующим отделением мелких частиц на фильтре и покрытием их полимерной оболочкой для снижения скорости растворения в организме. Характеристики полученных образцов представлены на рисунке 1. Далее были проведены тесты на биосовместимость и биодеградационные свойства пористых наночастиц кремния (рис.2), подтвердившие безопасность применения данного рода материалов. После этого было проведено измерение интенсивности флуоресценции и построены карты распределения наночастиц как внутри организма в целом, так и в отдельных опухолях (рис.3-4).

Учёные надеются, что развитие технологий, основанных на использовании низкотоксичных неорганических материалов, позволит в скором будущем начать их применение в медицине и биологии для диагностирования и лечения заболеваний.




Комментарии
Биодеградируемый кремний - звучит как-то диковато.

Вопрос такой: как авторы описывают именно процесс выведения? Ведь 5,5 нм - примерно эквивалентно белку в 55 кДа. Такие белки в норме в мочу не проходят. И декстрановая оболочка вполне стабильна в организме (время распада исчисляется обычно днями и даже месяцами, но никак не часами)

Поделитесь статьёй, пожалуйста.
Кремний не деградирует, а превращается в кремневую кислоту, которая равстворима в воде и выводится из организма через почки. Правда, когда кремневой кислоты в организм попадает слишком много, кремнезем может кристаллизоваться в почках, вызывая их раздражение.
на счёт биодеградируемости как тогда правильно (за незнанием терминологии), я поменяю...
Владимир Владимирович, 22 апреля 2009 06:36 
Вот ссылка на полный текст
Биодеградируемость - разумный авторский термин!
Разумность термина вызывает сомнение, поскольку деградация происходит просто в воде (в фосфатном буфере) и причём тут био, непонятно. Однако поскольку это авторская находка,так тому и быть.
ммм...так на сколько я понимаю, PBS призван имитировать внутреннюю среду животных...вот в общем-то и био...
Владимир Леонидович, попробуйте как-нибудь песочка растворить.

---кремнезем может кристаллизоваться в почках, вызывая их раздражение.
---

Это называется "камни в почках". Правда, насколько я знаю силикатных камней ещё не находили.

----
так на сколько я понимаю, PBS призван имитировать внутреннюю среду животных...вот в общем-то и био...
----

Собственно, это физраствор. Только с корректированным рН. Внутреннюю среду организма он имитирует очень отдалённо.

Теперь по самой статье.

----
растворимость кремнезёма
0,1-0,2 mg ml-1 SiO2; ref. 25
----

вообще-то многовато. Это порядка 100 - 200 мг/л. В несолевой форме (то бишь не в силикатах) столько не растворится.

----
It is possible that silicic acid released by the
LPSiNPs increases the cytotoxicity of DOX by decreasing local ex-
tracellular or intracellular pH(ref. 26).
----

Очень сомнительно, что истинный раствор кремниевой кислоты способен как-то влиять на рН клеток.

По выведению кремния - толком объяснения как-то и не приведено. Анализировали in vitro после отделения нерастворимых частиц на фильтре 30000 Да. 30 кДа - это довольно крупные частицы, почки такое отфильтровывают.
В то же время - показано, что наночастицы всё-таки выводятся в мочевой пузырь. При этом они ещё обладают светимостью, значит развалились они ещё не до конца.

Плохие (очень неудобные) длины волн возбуждения флуоресценции.
Возбуждение - 445-490 нм (сильно поглощается организмом). Испускание - 800 - 900. (вот тут организм действительно почти прозрачен).

В целом статья интересная, но некоторые результаты достаточно неоднозначные.
Александр Ринатович, насчёт песочка я, будучи профессиональным химиком, с Вами согласен. Что же касается ортокремневой кислоты - её растворимость очень даже заметна.
И про силикатные камни в почках Вы правы, да только речь идёт не о камнях, а о микрокристаллической форме кремнезема. Явление это хорошо известно и наблюдается при приёме лекарственных препаратов, содержащих растворимую кремневую кислоту, напрмер, такого древнего препарата как экстракт хвоща полевого.
Боюсь тут мы упираемся в древний диспут типа: "со скольки капель начинается лужа", "выпадение скольки волос начинает лысину" и т.д.

Растворы кремниевой кислоты могут быть истинными и коллоидными. Где кончается один и начинается второй - я сказать не берусь.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нежное это
Нежное это

Поступай без экзаменов в совместную магистратуру "ИИ в биотех системах" ИТМО, Татнефть и АГНИ
Университет ИТМО, компания Татнефть и Альметьевский государственный нефтяной институт запускают совместную программу магистратуры "Искусственный интеллект в биотехнологических системах". Программа направлена на биологов, биотехнологов и химиков, готовых оттачивать навыки программирования и применять data-driven подход для решения фронтирных научных задач и создания реальных продуктов для вывода на рынок.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Оптическая квантовая память на фотонном эхе. Ударим фуллереном по графену! Полу-ван-дер-ваальсовский композит. Монослои нитрида бора вместо антибиотиков.

Наносистемы: физика, химия, математика (2022, Т. 13, № 3)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume13/13-3
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.