Nanopartikler brukt i bioteknologi

Omfattende biblioteker av nanopartikler, sammensatt av et utvalg av forskjellige størrelser, former og materialer, og med ulike kjemiske og overflateegenskaper, har allerede blitt konstruert. Nanoteknologiens felt er under konstant og rask vekst, og nye tillegg fortsetter å supplere disse bibliotekene. Klassene av nanopartikler som er oppført nedenfor er alle svært generelle og multifunksjonelle, men noen av deres grunnleggende egenskaper og nåværende kjente anvendelser innen bioteknologi , og spesielt nanomedicin, er beskrevet her.

Klasser av nanopartikler

• Fullerenes: Buckyballs og karbonrør
  Begge medlemmer av fullerene strukturelle klasse, buckyballs og karbon rør er karbon-baserte, gitter-lignende, potensielt porøse molekyler.
• Flytende krystaller
  Flytende krystall legemidler består av organiske flytende krystallmaterialer som etterligner naturlig forekommende biomolekyler som proteiner eller lipider. De betraktes som en svært sikker metode for legemiddellevering og kan målrette mot bestemte områder av kroppen der vevet er betent, eller der det finnes svulster.
• liposomer
  Liposomer er lipidbaserte flytende krystaller, brukt mye i farmasøytiske og kosmetiske næringer på grunn av deres evne til å bryte ned i celler når deres leveringsfunksjon er blitt oppfylt. Liposomer var de første konstruerte nanopartikler som ble brukt til medisinsk levering, men problemer som deres tilbøyelighet til å smelte sammen i vandige omgivelser og frigjøre nyttelasten, har ført til erstatning eller stabilisering ved hjelp av nyere alternative nanopartikler.

• nanoshells
  Også kalt skjell er nanoshells sfæriske kjerner av en bestemt forbindelse omgitt av et skall eller ytre belegg av en annen, som er noen få nanometer tykk.

• Quantum dots
  Også kjent som nanokrystaller, er kvantepotter nanoserte halvledere som, avhengig av deres størrelse, kan avgir lys i alle regnbuens farger. Disse nanostrukturer begrenser ledningsbåndelektroner, valensbåndshull, eller excitoner i alle tre romlige retninger. Eksempler på kvantepotter er halvleder nanokrystaller og nanokrystaller med kjernehals, hvor det er grensesnitt mellom forskjellige halvledermaterialer. De har blitt brukt i bioteknologi for cellemerking og avbildning, spesielt i kreftbilder.

• Superparamagnetic nanopartikler
  Superparamagnetiske molekyler er de som er tiltrukket av et magnetfelt, men beholder ikke gjenværende magnetisme etter at feltet er fjernet. Nanopartikler av jernoksid med diametre i området 5-100 nm har vært brukt for selektive magnetiske bioseparasjoner. Typiske teknikker involverer belegning av partiklene med antistoffer mot celle-spesifikke antigener, for separasjon fra den omgivende matriksen.

Brukes i membrantransportstudier, blir superparamagnetiske jernoksid nanopartikler (SPION) påført for leveranse av legemidler og gentransfeksjon. Målrettet levering av narkotika, bioaktive molekyler eller DNA-vektorer er avhengig av anvendelse av en ekstern magnetisk kraft som akselererer og styrer deres fremgang mot målvevet. De er også nyttige som MR-kontrastmidler.

• Dendrimers
  Dendrimerer er svært forgrenede strukturer som får bred bruk i nanomedicin på grunn av de flere molekylære "kroker" på deres overflater som kan brukes til å feste celleidentifikasjonsmerker, fluorescerende fargestoffer, enzymer og andre molekyler. De første dendritiske molekylene ble produsert rundt 1980, men interessen for dem har blomstret mer nylig, da bioteknologiske anvendelser oppdages.

• nanorods
  Typisk 1-100 nm i lengde, er nanorodene oftest laget av halvledende materialer og brukt i nanomedicin som bilde- og kontrastmidler. Nanoroder kan fremstilles ved å produsere små sylindere av silisium, gull eller uorganisk fosfat, blant annet materialer.

Nåværende bekymringer over sikkerheten til nanopartikler har ført til utviklingen av mange nye forskningsfasetter. Som følge av dette vokser vår samling av kunnskap om nanopartikkel-interaksjoner i celler fortsatt raskt. Etter hvert som forskningen utvikler seg i dette spennende nye bioteknologiske området, blir nye nanopartikler stadig oppdaget og nye applikasjoner på nanomedicin vil bli funnet.