Наноигла

Наноиглы могут представлять собой конические или трубчатые иглы нанометрового размера , изготовленные из кремния или нитрида бора, с центральным отверстием достаточного размера, чтобы обеспечить прохождение больших молекул, или твердые иглы, используемые в рамановской спектроскопии , светоизлучающих диодах (LED) и лазерные диоды .

Использование

Прокол

Японии В 2005 году Научно-исследовательский институт клеточной инженерии при Национальном институте передовых промышленных наук и технологий (AIST) и Токийский университет сельского хозяйства и технологий использовали наноиглы, контролируемые атомно-силовым микроскопом (АСМ), для проникновения в ядра живых клеток и введения молекул нуклеиновой кислоты, белков или, возможно, для проведения клеточной хирургии. Этот метод позволяет точно определить положение иглы, контролируя приложенную силу. Клетки, которые будут использоваться для отслеживания, диагностики и лечения заболеваний, могут быть удалены из организма и заменены после инъекции. Иглы диаметром 100 нм были вырезаны из кремниевых наконечников АСМ с помощью травления сфокусированным ионным лучом . ^{[ 1 ]}

В 2009 году исследователи из Университета Иллинойса создали наноиглу из нитрида бора диаметром 50 нм с тонким покрытием из золота, пригодную для биофизических исследований. Его диаметр позволяет легко проникать через клеточные стенки и доставлять органическое вещество или флуоресцентные квантовые точки в цитоплазму или ядро. Его также можно использовать в качестве электрохимического зонда или оптического биосенсора в клеточной среде. ^{[ 2 ]}

Атомно-силовая микроскопия

в Калифорнийский университет в Беркли 2008 году изготовил наноиглы из арсенида галлия излучают чрезвычайно яркий свет, но еще не лазерный (GaAs), которые при оптической накачке . Имея длину 3–4 микрометра, они сужаются к кончикам 2–5 нм в поперечнике. Помимо оптоэлектронных устройств, иглы будут полезны в атомно-силовой микроскопии (АСМ), и их можно легко выращивать в массивах. Такие массивы АСМ, помимо создания изображений поверхностей с разрешением, близким к атомному, могут привести к новым формам хранения данных путем прямого манипулирования атомами. Иглы также могут найти применение в рамановской спектроскопии с усилением на кончике — процессе, в котором уровни молекулярной энергии измеряются путем сравнения частоты падающего света с частотой исходящего света. Острый кончик иглы позволяет более точно исследовать образец, вплоть до отдельных молекул. ^{[ 3 ]}

Биомедицинские исследования

Исследования на кафедре наномедицины и биомедицинской инженерии Техасского университета в 2010 году создали новый тип наноиглы с использованием кремния. Из раствора перекиси водорода получаются пористые иглы: их пористость контролируется по длине путем изменения концентрации перекиси с течением времени. Цветные пористые иглы способны к биоразложению в течение предсказуемого периода, а их площадь поверхности в 120 раз больше, чем у эквивалентных сплошных проволок, что делает их полезными в качестве средств доставки лекарств. Поскольку пористый кремний не вредит клеткам, иглы также можно использовать для маркировки клеток и мониторинга химических реакций. ^{[ 4 ]}

Этические соображения

Предостережение высказал Мартин А. Филберт, профессор токсикологии Мичиганского университета в Анн-Арборе . «Способность манипулировать материалами нанометрового масштаба на молекулярном уровне обещает придать специфичность клеточной доставке и уменьшить побочные вредные повреждения соседних клеток. В контексте гигиены окружающей среды научному сообществу придется обратить пристальное внимание на те физико-химические свойства сконструированных наноматериалов, которые нарушают или обходят нормальные клеточные процессы и позволяют без разбора проникать через биологические барьеры, ткани и клеточные системы». ^{[ 5 ]}

Ссылки

^ Обатая, я; Накамура, К; Хан, С; Накамура, Н.; Мияке, Дж. (январь 2005 г.). «Наномасштабная операция живой клетки с помощью атомно-силового микроскопа с наноиглой». Нано-буквы . 5 (1): 27–30. Бибкод : 2005NanoL...5...27O . дои : 10.1021/nl0485399 . ПМИД 15792407 .
^ Нго, Донг (28 апреля 2009 г.). «А вот и наноигла, вы ее видите?» . Cnet.
^ «Фотолюминесценция в наноиглах» . ScienceDaily. 23 апреля 2008 г.
^ «(нано)трава зеленее: наноиглы из пористого кремния для вашего здоровья» . нановерк. 2 августа 2010 г.
^ Фримантл, Майкл (31 января 2007 г.). «Наноиглы Клетки Пирса» . Новости химии и техники.

[1] Обатая, я; Накамура, К; Хан, С; Накамура, Н.; Мияке, Дж. (январь 2005 г.). «Наномасштабная операция живой клетки с помощью атомно-силового микроскопа с наноиглой». Нано-буквы . 5 (1): 27–30. Бибкод : 2005NanoL...5...27O . дои : 10.1021/nl0485399 . ПМИД 15792407 .

[2] Нго, Донг (28 апреля 2009 г.). «А вот и наноигла, вы ее видите?» . Cnet.

[3] «Фотолюминесценция в наноиглах» . ScienceDaily. 23 апреля 2008 г.

[4] «(нано)трава зеленее: наноиглы из пористого кремния для вашего здоровья» . нановерк. 2 августа 2010 г.

[5] Фримантл, Майкл (31 января 2007 г.). «Наноиглы Клетки Пирса» . Новости химии и техники.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]