Kiedy mówimy o nanocząstkach, mamy na myśli cząsteczki o wielkości 1-100 nanometrów. Większość nanocząstek w zastosowaniach biomedycznych ma wielkość około 10-100 nanometrów, więc w stosunku do bakterii i wirusów są bardzo małe. W rzeczywistości ich wymiary przypominają wielkość niektórych organelli wewnątrzkomórkowych, takich jak mikrotubule czy rybosomy.
Jednym z rodzajów nanocząstek są cząstki krystaliczne tlenku żelaza. Materiały te, o wielkości około 10 nm, umieszcza się w ośrodkach ciekłych, cieczach feromagnetycznych. Nanocząstki magnetyczne (ang. magnetic nanoparticles, MNPs) składają się z rdzenia (kobaltu czy tlenku żelaza) pokrytego substancją o powinowactwie do tkanki, do której zostają wprowadzone. Mogą mieć różnorodne właściwości magnetyczne, w zależności jaki związek zostanie użyty jako rdzeń czy od jego wielkości. Związanie się tych cząsteczek z ligandem, który zostaje ukierunkowany na komórki nowotworu skutkuje tym, że cząsteczki te mogą zachowywać się jako antygeny o wysokim powinowactwie do komórek guza bądź naczyń krwionośnych, które go odżywiają.
Jakie zalety mają takie nanocząstki? Oprócz małego rozmiaru, wysokiego stosunku pola powierzchni do objętości wykazują niską toksyczność i wysoką stabilność. Ich użycie ułatwia odróżnienie komórki nowotworowej od zdrowej. Dlatego też wykorzystywane są w jednej z metod leczenia nowotworów - hipertermii magnetycznej, z uwagi na swoją zdolność do generowania ciepła. Wewnątrzkomórkowa hipertermia to zjawisko polegające na zastosowaniu MNPs w zmiennym polu magnetycznym, co powoduje generowanie dużej ilości ciepła w chorych komórkach. Na skutek działania przyłożonego pola o specyficznej częstotliwości oraz amplitudzie, obserwuje się znaczny wzrost temperatury guza co powoduje jego destrukcję.
W jakich badaniach stosujemy nanocząstki magnetyczne? Jednym z obszarów medycyny jest zastosowanie nanocząstek w diagnostyce zaburzeń układu krwionośnego, głównie pod kątem wykrywania płytek miażdżycowych, a także w przekazywaniu substancji leczniczych do chorych komórek.
Kolejnym przykładem nanocząstek w terapii nowotworowej są nanocząstki selenu (ang. selenium nanoparticles, SeNPs). Uważa się, że selen jest niezbędny do aktywacji różnych kluczowych enzymów. Przyjmuje się, że działanie przeciwutleniające selenu wiąże się z jego wpływem przeciwnowotworowym. Bakterie Gram (+) kwasu mlekowego prawidłowej flory bakteryjnej mają pozytywny wpływ na hamowanie wzrostu guza. Wzbogacenie ich o nanocząstki selenu uznaje się za środek immunomodulujący, który może być wykorzystywany do zwiększenia przeżywalności chorych na nowotwór. Badania te przeprowadzano na gryzoniach. Ponadto, bakterie kwasu mlekowego mogą redukować jony selenu do poziomu nanocząsteczek i gromadzić je w przestrzeniach wewnątrzkomórkowych.
Źródła:
http://www.h-ph.pl/pdf/hyg-2014/hyg-2014-3-449.pdf
http://cordis.europa.eu/result/rcn/92514_pl.html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3658950/pdf/2008-2231-21-33.pdf
http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Leki/Dydaktyka/Biofizyka/Cz3.pdf
