Наноигла
Наноиглы могут представлять собой конические или трубчатые иглы в нанометровом диапазоне размеров, изготовленные из кремния или нитрида бора с центральным отверстием достаточного размера для прохождения крупных молекул, или сплошные иглы, используемые в рамановской спектроскопии , светодиодах (СИД) и лазерных диодах .
Использование
Импалефекция
В 2005 году Научно-исследовательский институт клеточной инженерии при Национальном институте передовой промышленной науки и технологий Японии (AIST) и Токийский университет сельского хозяйства и технологий использовали наноиглы, контролируемые атомно-силовым микроскопом (АСМ), для проникновения в ядро живых клеток и вставки молекул нуклеиновой кислоты, белков или, возможно, для проведения клеточной хирургии. Эта техника позволяет точно установить 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 пучком . [1]
В 2009 году исследователи из Иллинойсского университета создали наноиглу из нитрида бора диаметром 50 нм с тонким покрытием из золота, подходящую для биофизических исследований. Ее диаметр позволяет легко проникать через стенки клеток для доставки органического вещества или флуоресцентных квантовых точек в цитоплазму или ядро. Ее также можно использовать в качестве электрохимического зонда или оптического биосенсора в клеточной среде. [2]
Атомно-силовая микроскопия
Калифорнийский университет в Беркли в 2008 году изготовил наноиглы из арсенида галлия (GaAs), которые при оптической накачке излучают чрезвычайно яркий свет, хотя пока еще не являются лазерами . При длине 3-4 микрометра они сужаются к кончикам диаметром 2-5 нм. Помимо оптоэлектронных устройств, иглы будут полезны в атомно-силовой микроскопии (АСМ) и могут быть легко выращены в массивах. Такие массивы АСМ, помимо получения 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 наконечником, процессе, в котором молекулярные энергетические уровни измеряются путем сравнения частоты падающего света с частотой исходящего света. Острый кончик иглы позволяет проводить более точное исследование образца, возможно, вплоть до отдельных молекул. [3]
Биомедицинские исследования
Исследования на кафедре наномедицины и биомедицинской инженерии Техасского университета в 2010 году создали новый тип наноигл с использованием кремния. Раствор перекиси водорода производит пористые иглы — их пористость контролируется по всей длине путем изменения концентрации перекиси с течением времени. Цветные пористые иглы сконструированы так, чтобы биоразлагаться в течение предсказуемого периода, и имеют площадь поверхности в 120 раз больше, чем у эквивалентных сплошных проводов, что делает их полезными в качестве средств доставки лекарств. Поскольку пористый кремний не наносит вреда клеткам, иглы также могут использоваться для маркировки клеток и мониторинга химических реакций. [4]
Этические соображения
Мартин А. Филберт, профессор токсикологии Мичиганского университета в Энн-Арборе , высказал предостережение . «Возможность манипулировать нанометровыми материалами на молекулярном уровне обещает придание специфичности клеточной доставке и снижение сопутствующего вредного повреждения соседних клеток. В контексте экологического здоровья научному сообществу придется уделять пристальное внимание тем физико-химическим свойствам разработанных наноматериалов, которые нарушают или обходят нормальные клеточные процессы и способствуют беспорядочному проникновению через биологические барьеры, ткани и клеточные системы». [5]
Ссылки
- ^ Обатая, И; Накамура, К; Хан, С; Накамура, Н; Мияке, Дж (январь 2005 г.). «Наномасштабная операция живой клетки с использованием атомно-силового микроскопа с наноиглой». Nano Letters . 5 (1): 27– 30. Bibcode : 2005NanoL...5...27O. doi : 10.1021/nl0485399. PMID 15792407.
- ^ Нго, Донг (28 апреля 2009 г.). «Вот и наноигла — вы ее видите?». Cnet.
- ^ "Фотолюминесценция в наноиглах". ScienceDaily. 23 апреля 2008 г.
- ^ "(Нано)трава зеленее: пористые кремниевые наноиглы для вашего здоровья". nanowerk. 2 августа 2010 г.
- ^ Фримантл, Майкл (31 января 2007 г.). «Наноиглы прокалывают клетки». Новости химии и машиностроения.
