Застосування нчс
Завдяки своїм унікальним властивостям наночастинки срібла та їх колоїдні розчини можуть бути використані у різних галузях науки, медицини та техніки.
Такі НЧС мають потенційне застосування в аналітичній хімії як зонди в мас- спектрометрії, а також у разі колориметричного визначення молекул білків і ДНК, а їхнє споріднення для зв’язування багатьох біологічних молекул робить їх привабливими для досліджень у сенсорних технологіях. Оскільки застосування НМ надзвичайно актуальне, особливо у поєднанні з біоселективними елементами – ферментами, то перспективним напрямом є розробка технологій одержання біонаноматеріалів з каталітичними властивостями.
Завдяки антисептичним властивостям НЧС можуть бути використані в різних областях техніки, промисловості, косметики, побутової хімії, харчової промисловості, водопідготовки як консерванти, різні функціональні додатки, антисептичні засоби, а також у медицині, ветеринарії, у фармацевтичній галузі - для виготовлення (гідро)гелів, плівок для лікування опіків та ран, композиційних імплантів, мазей, спреїв, просочень для серветок і т.п., які характеризуються високою антисептичною (бактерицидною і фунгіцидною) ефективністю, нетоксичністю, седиментаційною та хімічною стійкістю. [10]
Завдяки своїм оптичним властивостям наночастинки срібла є перспективними для розробки нових та вдосконалення існуючих аналітичних методів та інструментів, що забезпечують потреби сучасної науки. Поверхневий плазмонний резонанс та великий диференціальний переріз розсіювання світла окремих наночастинок роблять їх ідеальними кандидатами для молекулярного маркування та візуалізації біологічних процесів.
1.3.1. Використання нчс у фотодинамічній терапії
Фотодинамічна терапія, яку ще іноді називають фотохіміотерапією, є формою фототерапії з використанням нетоксичних світлочутливих сполук (фотосенсибілізаторів), які піддаються отроміненню світлом певної дожини хвилі, що відповідає максимуму поглинання фотосенсибілізатора, після чого він стає токсичними для цільових злоякісних та інших патологічних клітин. Фотодинамічна терапія довела здатність вбивати мікрофобні клітини, в тому числі бактерії, грибки і віруси. Вона використовується для лікування широкого спектру захворювань, у тому числі і злоякісних ракових клітин, і є методом лікування, який одночасно є найменш токсичним і найменш агресивним.
Фотосенсибілізатори мають властивість накопичуватися в цільових тканинах, клітинах та пухлинах. Після їхнього накопичення, тканини, що були уражені опромінюються когерентним світлом високої інтенсивності. Крім звичайного виділення тепла за рахунок поглинання, істотним є другий механізм, пов'язаний з фотохімічною генерацією синглетного кисню і утворення високоактивних радикалів, які викликають некроз і апоптоз пухлинних клітин. Фотодинамічна терапія також призводить до порушення харчування та загибелі пухлини за рахунок пошкодження її мікросудин. Найчастіше сенсибілізатори вводяться в організм внутрішньовенно, але може застосовуватися аплікаційно або перорально (рис.4).
Рис.4. Методологія проведення фотодинамічної терапії.
Для проведення ФДТ потрібно джерело світла, що випромінює світлову хвилю в діапазоні спектру поглинання даного фотосенсибілізатора.
Для досягнення будь-якого терапевтичного ефекту необхідно, щоб світло досягло тканини-мішені, було поглинуто нею і мало достатню енергію для досягнення бажаного ефекту.
В цілому, чим більша довжина хвилі, тим глибша проникаюча здатність світла. Світло з довжиною хвилі 630нм проникає на глибину до 20 мм, в той час як при довжині хвилі 700-800нм його проникаюча здатність досягає 40 мм. Проте важливо знати, що як тільки світло поглинається фотосенсибілізатором чи яким-небудь іншим хромофором, глибше він вже не проникає. Важливо підібрати такий активуючий колір, який володів би не тільки глибокою проникаючою здатністю, достатньою для досягнення ним до тканини-мішені, але й характеризувався б відсутністю інших конкуруючих абсорбентів в оточуючих тканинах.
В основному для ФДТ шкірних захворювань використовується світло видимого або ближньої інфрачервоної частини спектра. Причиною цього являється те, що всі фотосенсибілізатори, які реально застосовуються, поглинають світло саме в цьому діапазоні спектра. Таким чином, вибір довжини хвилі і дози світла залежить від глибини локалізації пухлини-мішені, а також від того, яку абсорбуючу здатність має фотосенсибілізатор. Наночастинки срібла є наряду з барвниками є ефективним фотосенсибілізатором, завдяки вимогам, що висуваються до таких речовин.
Відзначено відсутність ускладнень і розвитку стійкості до антимікробної фотодінамічеської терапії, а також можливість проведення повторних курсів лікування. Крім цього встановлена ефективність використання антимікробної фотодинамічної терапії для лікування гнійно-восполітельних захворювань різної локалізації, викликаних мікроорганізмами, характеризует в тому числі множинної антибіотикостійкість.
До характеристик ефективних фотосенсибилизаторів висуваються певні вимоги:
Хімічна чистота і однорідність складу.
Відсутність темновой токсичності.
Висока здатність до акумуляції в тканини-мішені.
Швидка елімінація з організму хворого.
Висока фотохімічна активність, що характеризується високим квантовим виходом синглетного кисню.
Поглинання світла в довгохвильовій частині спектру (600 - 800 нм), в якій біологічні тканини найбільш прозорі, з високим коефіцієнтом екстинкції.
В останні роки були синтезовані десятки речовин, що володіють фотосенсібілізіруюські властивостями. Основні класи фотосенсибилизаторов - це похідні порфірину, бенpопорфіріна, хлорину, фталоцианина, а також текзафіріни, порфіцени, толуідін блакитний, фталоціанін алюмінію. Проте пошуки «ідеального» фотосенсибілізатора поки тривають. У зв'язку з цим ведуться дослідження антимікробної фотодинамічної активності субінгібуючих концентрацій водних розчинів наночастинок срібла і міді відносно стандартного і клінічного штамів золотистого стафілокока.
1.4. Ag-вмісні наноструктури на основі нанокристалічного оксиду заліза
Магнітні наночастки мають значні перспективи для застосування в медицині та біології. Зокрема, на їх основі виготовляють контрастуючі агенти для отримання зображень методом магнітного резонансу, сенсори біомолекул і мікробіологічних об'єктів, носії лікарських препаратів для прицільної доставки до органів-мішеней і т.п.
Наночастки благородних металів мають унікальні фізичні, хімічними та біологічними властивостями. Так, наночастинки срібла, наприклад, демонструють плазмонний резонанс, мають підвищену хімічну, біологічну, бактероцидну і антимікробну активність, інгібують віруси. Біоцидний ефект наночастинок благородних металів перевершує вплив відповідних іонів в тих же концентраціях.
Застосування наноструктурних композитів, що містять наночастинки магнітних матеріалів і благородних металів, дозволяє використовувати комплекс унікальних властивостей їх складових, реалізувати нові властивості, що виникають внаслідок взаємного впливу компонентів, запропонувати нові оригінальні підходи до лікування онкозахворювань. Тому синтез і вивчення властивостей наноструктур магнетиту і благородного металу є однією з актуальних задач сьогодення.
Наночастки заліза без покриття не можуть безпосередньо використовуватися для доставки лікарських препаратів, оскільки вільне залізо схильне до окислення і бере участь в утворенні небезпечних вільних радикалів. Покриття наночастинок заліза оболонкою стабільного благородного металу дозволяє отримати стійкі на повітрі структури типу серцевина / оболонка, захищені від окислення. Однак Au або Ag можуть дифундувати в магнітні наночастинки, змінювати їх кристалічну структуру та магнітні властивості, що слід враховувати при проведенні синтезів.
Благородні метали - перспективні матеріали для створення покриттів, оскільки добре розроблені методики їхнього синтезу та вивчені хімічні властивості. Нанесення оболонки золота також сприяє запобіганню агломерації наночастинок внаслідок електростатичного відштовхування.
Магнітні властивості, селективність і стабільність покритих сріблом частинок оксиду заліза зумовлюють перспективність їх використання для контрольованої доставки лікарських препаратів до специфічних мішеней і фотодинамічної терапії.