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