Наноиглы могут быть коническими или трубчатыми иглами нанометрового размера, изготовленными из кремния или нитрида бора с центральным отверстием достаточного размера для прохождения больших молекул, или твердыми иглами, используемыми в спектроскопии комбинационного рассеяния света , светоизлучающими диодами (СИД) и лазерные диоды .
Использование [ править ]
Прокол [ править ]
В 2005 году Исследовательский институт клеточной инженерии при Японском национальном институте передовых промышленных наук и технологий (AIST) и Токийский университет сельского хозяйства и технологий использовали наноиглы, контролируемые атомно-силовым микроскопом (AFM), чтобы проникнуть в ядра живых клеток и вставить молекулы нуклеиновая кислота, белки или, возможно, для проведения клеточной хирургии. Этот метод позволяет точно установить положение иглы, отслеживая прилагаемое усилие. 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 использованием травления сфокусированным ионным пучком . [1]
В 2009 году исследователи из Университета Иллинойса создали наноиглу из нитрида бора диаметром 50 нм с тонким покрытием из золота, подходящую для биофизических исследований. Его диаметр позволяет легко проникать через клеточные стенки для доставки органического вещества или флуоресцентных квантовых точек в цитоплазму или ядро. Его также можно использовать в качестве электрохимического зонда или оптического биосенсора в клеточной среде. [2]
Атомно-силовая микроскопия [ править ]
Калифорнийский университет, Беркли в 2008 году производством арсенида галлия (GaAs) игольчатые , которые излучают очень яркий свет, но еще не лазеры , когда оптическая накачке . При длине 3-4 микрометра они сужаются к кончикам 2-5 нм в поперечнике. Помимо оптоэлектронныхиглы пригодятся в атомно-силовой микроскопии (АСМ) и могут быть легко выращены в виде массивов. 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 наконечника - процессе, в котором уровни энергии молекул измеряются путем сравнения частоты падающего света с частотой выходящего света. Острый наконечник иглы позволяет более точно исследовать образец, вплоть до исследования отдельных молекул. [3]
Биомедицинские исследования [ править ]
Исследования, проведенные на кафедре наномедицины и биомедицинской инженерии Техасского университета в 2010 году, позволили создать новый тип наноиглы с использованием кремния. В растворе перекиси водорода образуются пористые иглы - их пористость регулируется по длине путем изменения концентрации перекиси во времени. Цветные пористые иглы сконструированы для биоразложения в течение предсказуемого периода и имеют площадь поверхности в 120 раз больше, чем у эквивалентных сплошных проволок, что делает их полезными в качестве носителей для доставки лекарств. Поскольку пористый кремний не повреждает клетки, иглы также можно использовать для маркировки клеток и отслеживания химических реакций. [4]
Этические соображения [ править ]
Предостережение прозвучало Мартин А. Филберт, профессор токсикологии в Университете штата Мичиган, Анн - Арбор . «Возможность манипулировать материалами нанометрового размера на молекулярном уровне обещает придать специфичность клеточной доставке и снизить сопутствующие вредные повреждения соседним клеткам. В контексте гигиены окружающей среды научное сообщество должно будет обратить пристальное внимание на те физико-химические свойства созданных наноматериалов, которые нарушают нормальные клеточные процессы или обходят их, и позволяют неизбирательно проникать через биологические барьеры, ткани и клеточные системы ». [5]
Ссылки [ править ]
- ^ Обатая, я; Накамура, К; Хан, S; Накамура, N; Мияке, Дж (январь 2005 г.). «Наноразмерные операции живой клетки с помощью атомно-силового микроскопа с наноиглой». Нано-буквы . 5 (1): 27–30. Bibcode : 2005NanoL ... 5 ... 27й . DOI : 10.1021 / nl0485399 . PMID 15792407 .
- ↑ Нго, Донг (28 апреля 2009 г.). "А вот и наноигла - вы ее видите?" . Cnet.
- ^ "Фотолюминесценция в нано-иглах" . ScienceDaily. 23 апреля 2008 г.
- ^ «(Нано) трава зеленее: наноиглы из пористого кремния для вашего здоровья» . наноэнергетика. 2 августа 2010 г.
- ^ Фримантл, Майкл (31 января 2007). "Nanoneedles Pierce Cells" . Новости химии и техники.
