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

 

Волшебные палочки (или Чудеса оптической микроскопии)
Волшебные палочки (или Чудеса оптической микроскопии)

Интервью с участниками, авторами задач и организаторами XIII Олимпиады
Предлагаем ознакомиться с подборкой видеороликов - миниинтервью, взятых в течение очного тура XIII Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" (25 - 30 марта 2019 года).

Неделя Олега Лосева
Портал RSCI.RU и инициаторы проведения "Недель Олега Лосева" приглашают все вузы и факультеты физико-технологического и радиоэлектронного профиля к участию в первой Неделе Олега Лосева в Рунете, посвященной Олегу Владимировичу Лосеву - признанному пионеру полупроводниковой электроники и оптоэлектроники.

Магистратура Московского университета по химической технологии
Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова объявляет о приеме в магистратуру "Химическая технология" для подготовки специалистов в области полимерных композиционных материалов, углеродных материалов, защитных покрытий.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.