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Applicazioni di nanoparticella della silice in biomedicina

Nanoparticelle della silice tra 1 compreso - 100 nanometro di diametro sono redditizi e semplici produrre, con una chimica, una forma e una dimensione di superficie altamente modificabili. Fungono comunemente da impalcatura o rivestimento di sostegno per le biomolecole o altre nanoparticelle e potenzialmente rendono le piattaforme eccellenti della consegna della droga dovuto la loro natura altamente biocompatibile e struttura porosa.

illustrazione 3d delle nanoparticelle mesoporous della silice che consegnano droga alle celle. Credito di immagine: Meletios Verras/Shutterstock
illustrazione 3d delle nanoparticelle mesoporous della silice che consegnano droga alle celle. Credito di immagine: Meletios Verras/Shutterstock

Biocompatibilità

La silice è usata frequentemente come rivestimento inerte e non tossico per altri tipi delle nanoparticelle, che sono biodegradabili all'interno di una scala cronologica ragionevole, assicurando un livello minimo di bioaccumulazione. Queste altre nanoparticelle possono fungere da agenti di contrasto o rinforzatori della dose di radiazioni, tra altre funzioni e possono essere fatte da oro, da argento, dall'ossido di ferro, dai polimeri, o da altri materiali. Un rivestimento della silice protegge questi materiali da interazione con le biomolecole presenti in un media biologico che può indurre l'escrezione in anticipo, o impedisce la nanoparticella il completamento della sua funzione progettata. Ulteriormente, un rivestimento della silice presenta una chimica di superficie facilmente personalizzabile per il collegamento di ottimizzazione delle molecole.

Silica Nanoparticle

Chimica di superficie

Le nanoparticelle della silice presentano un gruppo di idrossile esposto alla loro superficie che tiene conto coniugazione con le varie molecole. Il collegamento delle molecole alla superficie delle nanoparticelle della silice ha luogo solitamente attraverso il post-sintetico che innesta, dove una molecola capace di saldare con il gruppo del silanol della silice si aggiunge dopo che la particella già è formata. Un altro metodo, co-condensazione, incorpora la molecola da fissare nella sintesi delle nanoparticelle della silice, assicurando un rivestimento completo sia sull'area porosa di superficie che interna esposta.

Mirando alle biomolecole quali le catene del polisaccaride, gli anticorpi, il DNA, altri tipi di proteine o le molecole novelle possono essere fissati alla superficie della nanoparticella, incoraggiandole ad individuare e registrare i tessuti specifici e le celle all'interno dell'organismo.

La chimica di superficie delle nanoparticelle della silice egualmente fornisce le applicazioni nel biosensing sia in vitro che in vivo. Il DNA può essere individuato facilmente, separato ed essere depurato facendo uso delle nanoparticelle della silice con le interazioni elettrostatiche, idrofobe e dell'idrogeno di legame che hanno luogo fra loro.

Struttura porosa

Le nanoparticelle della silice sono altamente porose, fornendo una grande area interna protetta su cui le droghe possono essere limitate per la consegna. Altri materiali, quale il solfuro di cadmio, sono usati per bloccare l'entrata a questi pori fino chimicamente all'avviato a per aprirsi quando nella posizione della consegna della droga dell'obiettivo.

Stabilizzatore

La silice è usata come uno stabilizzatore dovuto la sua capacità di assorbire l'acqua, grazie alla presenza di gruppi di idrossile polari fissati alle molecole del silicio alla superficie del materiale e l'alta area della nanoparticella della silice. La silice è incorporata nelle medicine a questo fine, con le compresse dell'aspirina che contengono spesso un optimum della silice di 3%. Le nanoparticelle della silice egualmente sono usate come un glidant, aggiunto alle medicine quando nel modulo della polvere per migliorare la capacità di versare e modellare la polvere prima di compressione in una compressa.

Agenti battericidi e Viricidal

Le nanoparticelle della silice possono svolgere un ruolo diretto o supportante nello sviluppo dei nanomedicines progettati per distruggere i batteri o i virus.

Positivamente - le particelle fatte pagare della silice sono state indicate per accumularsi vicino alla parete cellulare dei batteri, dovuto la carica leggermente negativa che i batteri possiedono. La superficie comparativamente semplice delle cellule dei batteri rispetto alle cellule di mammiferi, consistenti in gran parte dalle catene del lipopolysaccharide, permette che i legami idrogeni si formino con i gruppi di silanol di silice, ritiranti le particelle nei batteri. L'a basso pH del compartimento lysosomal all'interno del batterio può poi avviare la versione simultanea potenzialmente di varie droghe antibiotiche direttamente nel batterio, abbassante l'opportunità affinchè sviluppi la resistenza tramite l'esposizione graduale.

Le droghe antivirali correnti sono limitate dalla solubilità difficile in acqua, dal tempo di conservazione basso nell'organismo e dall'assorbimento lento in tutto l'organismo in cui sono necessarie. Queste imperfezioni possono essere migliorate dall'incorporazione con le nanoparticelle della silice come vettori, miglioranti la distribuzione biologica in tutto l'organismo ed aumentanti la probabilità di entrare nelle celle corrente infettate per consegnare un carico utile degli agenti viricidal.

Sorgenti

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Last Updated: Oct 17, 2018

Michael Greenwood

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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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