Dobré rentgenové přístupy slibují jističe nanonosičů pro inteligentní medicínu a čištění prostředí

Speciální barvy rentgenových paprsků rezonují s vazbami molekul (methylová fotografie na tomto obrázku). To dalo vědcům možnost studovat jedinečné chemické složky nanonosičů micel – předem pro inteligentní zpracování a absorpci uhlovodíků spojené s vyčištěním ropné skvrny. Uznání: Washington State University

Než bude možné realizovat velký potenciál malých nanonosičů pro nejcílenější dodávku léků a vyčištění životního prostředí, vědci to musí vidět.

Dnes se vědci musí spoléhat na zahrnutí fluorescenčních barviv nebo těžkých kovů k označení částí organických nanonosičových struktur pro vyšetřování a jejich neustálé aktualizaci v procesu. Nová metoda, která využívá chemicky citlivé „měkké“ rentgenové záření, nabízí mnohem jednodušší a nedestruktivní způsob, jak získat vhled do tohoto nano světa.

Ve studii publikované v Komunikace v oblasti životního prostředí, výzkumný tým prokázal schopnost rentgenové metody v nanočásticích pro inteligentní dodávání léků a v nanostruktuře polysoap určené k regeneraci ropy zničené v oceánu.

“Přišli jsme s novým způsobem, jak se dívat na vnitřní strukturu nanočástice, chemii a chování v přírodě, aniž bychom byli označeni – novou schopnost, která dosud nebyla možná,” řekl Brian Collins, fyzik. Univerzita a odpovídající autor studie. Právě teď potřebujete fluorescenční značky, abyste viděli vnitřek nanonosičů, ale to může změnit jejich strukturu a chování, zvláště pokud jsou vyrobeny z materiálů na bázi uhlíku. V této nové metodě jsme našli vnitřek těchto nanonosičů, zkoumali jsme jejich chemické vlastnosti a koncentraci – a provedli jsme je všechny v jejich přirozeném stavu, včetně jejich vodního prostředí.

Organické nanonosiče používané k podávání léků jsou často vytvářeny z molekul na bázi uhlíku, které milují nebo nenávidí vodu. Tyto takzvané hydrofilní a hydrofobní molekuly se kombinují a sestavují na vlastních vodoodpudivých částech, které se skrývají uvnitř pláště částí milujících vodu.

Hydrofobní léky se také vkládají do struktury určené k otevírání a uvolňování pouze léčiva do prostředí choroby. Například technologie nanonosičů má potenciál umožnit chemoterapii jednoduše zabíjet rakovinné buňky bez onemocnění pacienta, což vede k efektivnější dávce.

Zatímco nanonosiče mohou být vyrobeny tímto způsobem, vědci nemohou snadno vidět podrobnosti o jejich strukturách nebo o tom, kolik léku zůstává uvnitř nebo venku. Použití fluorescenčních štítků může zvýraznit vlastnosti nanonosičů – dokonce je rozzáří – ale také mění nosiče v procesu, někdy velmi výrazně.

Metoda vyvinutá Collinsem a jeho kolegy však ke zkoumání nanonosičů používala měkké rezonanční rentgenové paprsky. Měkké rentgenové záření je zvláštní rozdíl ve světle, které leží mezi ultrafialovým světlem a tvrdým rentgenovým zářením, které lékaři používají k pohledu na zlomenou kost. Tyto speciální rentgenové paprsky mohou být absorbovány téměř vším, včetně vzduchu, takže nová metoda vyžaduje prostředí s vysokým vakuem.

Collinsův tým přizpůsobil techniku ​​měkkého rentgenového záření k prozkoumání potisknutelných elektronických plastů na bázi uhlíku, aby mohly působit na vodní organické nanonosiče – které pronikají tenkým plátkem vody.

Každá chemická vazba absorbuje jinou vlnovou délku nebo barvu měkkého rentgenového záření, takže pro tuto studii vědci zvolili barevné rentgenové paprsky, které osvětlují různé rysy inteligentního nanonosiče drog.

“Rozumíme barevnému rentgenovému záření, abychom identifikovali rozdíly ve vazbách v molekule,” řekl Collins.

Bylo jim umožněno prozkoumat, jaký a jaký odlišný materiál je jeho vnitřní povrch, velikost a obsah vody v okolní nano-skořápce a také to, jak nanonosič reaguje na měnící se prostředí.

Mírnou rentgenovou metodou také vyšetřili nanonosič polysoapu vyrobený za účelem získání surové suroviny zničené v oceánu. Polysoaps mohou tvořit nanonosič z jedné molekuly a zvětšovat jejich povrch pro extrakci uhlovodíků, jako jsou ropné skvrny. Pomocí nové metody vědci zjistili, že otevřená houbovitá struktura polysoapu může běžet od vysoké po nízkou koncentraci, což může být nejúčinnější v reálných aplikacích.

“Je důležité, aby vědci zkoumali všechny struktury na dálku, aby se mohli vyhnout nákladným pokusům a omylům,” řekl Collins.

Tento přístup vyžaduje, aby vědci zkoumali chování struktur v různých prostředích, uvedl Collins. Například pro inteligentní podávání léků mohou v těle existovat různé teploty, úrovně pH a podněty a vědci chtějí vědět, zda nanosuktury zůstanou stejné, dokud nebudou vhodné podmínky pro to, aby lék fungoval. Pokud to vědí na začátku vývojového procesu, mohou si být jistější, že nanonosiče budou fungovat, než investují do časově řízených lékařských studií.

“Díváme se na tento nový přístup umožňující mnohem vyšší rychlost a vyšší přesnost při navrhování a vývoji vzrušujících nových technologií,” řekl Collins.

Odkaz: „Neoznačené značení organických nanonosičů odhaluje přetrvávající jednotlivé molekuly, které způsobují absorpci uhlovodíků“, autor: Terry McAfee, Thomas Ferron, Isvar A. Cordova, Phillip D. Pickett, Charles L. McCormick, Cheng Wang a Brian A. Collins, 25. května, 2021, Komunikace v oblasti životního prostředí.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23382-8

Financování: Poskytuje National Science Foundation Multiple Research Instrumentation, poskytované ministerstvem energetického výzkumu v rané kariéře. Smlouva s americkým ministerstvem energetiky. Experimentální program Národní vědecké nadace pro stimulaci konkurenčního výzkumu

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.