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Applications de Nanoparticle de silice en biomédecine

Nanoparticles de silice entre de 1 - 100 nanomètre de diamètre sont rentables et simples pour produire, avec une chimie, une forme, et une taille extérieures hautement modifiables. Ils agissent couramment en tant qu'échafaudage ou couche de support pour des biomolécules ou d'autres nanoparticles et rendent potentiellement d'excellentes plates-formes de la distribution de médicament dues à leur nature hautement biocompatible et structure poreuse.

illustration 3d des nanoparticles mesoporous de silice livrant le médicament aux cellules. Crédit d
illustration 3d des nanoparticles mesoporous de silice livrant le médicament aux cellules. Crédit d'image : Meletios Verras/Shutterstock

Biocompatibility

La silice est fréquemment employée comme couche inerte et non-toxique pour d'autres types du nanoparticle, qui est biodégradable dans un calendrier raisonnable, assurant un niveau minimal de la bioaccumulation. Ces autres nanoparticles peuvent agir en tant que des agents de contraste ou des amplificateurs de dose de rayonnement, entre d'autres fonctionnements, et peuvent être effectués à partir de l'or, de l'argent, de l'oxyde de fer, des polymères, ou d'autres matériaux. Une couche de silice protège ces matériaux contre l'interaction avec des biomolécules actuels dans un support biologique qui peut induire l'excrétion tôt, ou empêche le nanoparticle de compléter son fonctionnement destiné. Supplémentaire, une couche de silice présente une chimie extérieure facilement personnalisable pour la pièce d'assemblage de viser des molécules.

Silica Nanoparticle

Chimie extérieure

Les nanoparticles de silice présentent un groupe d'hydroxyle exposé sur leur surface qui tient compte de la conjugaison avec les molécules variées. La pièce d'assemblage des molécules sur la surface des nanoparticles de silice a lieu habituellement par la greffe goujon-synthétique, où une molécule capable coller avec le groupe du silanol de la silice est ajoutée après que la particule soit déjà formée. Une autre méthode, Co-condensation, comporte la molécule à fixer dans la synthèse des nanoparticles de silice, assurant une couche complète sur l'endroit poreux extérieur et interne exposé.

Visant des biomolécules tels que des réseaux de polysaccharide, des anticorps, l'ADN, d'autres types de protéines ou les molécules nouvelles peuvent être fixés à la surface du nanoparticle, les encourageant à localiser et présenter les tissus spécifiques et les cellules dans le fuselage.

La chimie extérieure des nanoparticles de silice fournit également des applications dans biosensing in vitro et in vivo. L'ADN peut être trouvé, séparé, et épuré facilement utilisant des nanoparticles de silice par les interactions électrostatiques, hydrophobes, et d'hydrogène d'adhérence qui ont lieu entre elles.

Structure poreuse

Les nanoparticles de silice sont hautement poreux, fournissant une grande surface interne protégée sur laquelle des médicaments peuvent être liés pour la distribution. D'autres matériaux, tels que le sulfure de cadmium, sont employés pour bloquer l'entrée à ces pores jusque chimiquement à déclencher pour s'ouvrir quand dans l'emplacement de la distribution de médicament d'objectif.

Stabilisateur

La silice est employée comme un stabilisateur dû à sa capacité d'absorber l'eau, grâce à la présence des groupes d'hydroxyle polaires fixés aux molécules de silicium sur la surface du matériau, et la surface élevée du nanoparticle de silice. La silice est comportée aux médicaments à cet effet, avec des tablettes d'aspirin contenant souvent un optimum de silice de 3%. Des nanoparticles de silice sont également employés en tant que glidant, ajouté aux médicaments quand sous la forme de poudre pour améliorer la capacité de pleuvoir à torrents et former la poudre avant compactage dans une tablette.

Agents bactéricides et Viricidal

Les nanoparticles de silice peuvent jouer un rôle direct ou supportant dans le développement des nanomedicines destinés pour détruire des bactéries ou des virus.

Franchement - des particules chargées de silice ont été montrées pour s'accumuler près de la paroi cellulaire des bactéries, due à la charge légèrement négative que les bactéries possèdent. La surface comparativement simple de cellules des bactéries avec les cellules mammifères, consistant en grande partie en réseaux de lipopolysaccharide, permet à des liaisons hydrogènes de former avec les groupes de silanol de la silice, entraînant les particules dans les bactéries. Le de pH faible du compartiment lysosomal dans la bactérie peut alors déclencher le desserrage simultané potentiellement d'un grand choix de médicaments antibiotiques directement dans la bactérie, abaissant l'opportunité pour qu'elle développe la résistance par l'exposition graduelle.

Des antiviraux actuels sont limités par hydrosolubilité faible, temps d'assemblage inférieur dans le fuselage, et prise lente dans tout le fuselage où ils sont nécessaires. Ces points faibles peuvent être améliorés par constitution avec des nanoparticles de silice comme véhicules de distribution, améliorant le biodistribution dans tout le fuselage et augmentant la probabilité de présenter actuel les cellules infectées pour livrer une charge utile des agents viricidal.

Sources

Further Reading

Last Updated: Oct 17, 2018

Michael Greenwood

Written by

Michael Greenwood

Michael graduated from Manchester Metropolitan University with a B.Sc. in Chemistry in 2014, where he majored in organic, inorganic, physical and analytical chemistry. He is currently completing a Ph.D. on the design and production of gold nanoparticles able to act as multimodal anticancer agents, being both drug delivery platforms and radiation dose enhancers.

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