Synteza i charakterystyka wybranych nanocząstek o potencjalnych zastosowaniach w medycynie

Zakład Biofizyki Molekularnej, Centrum NanoBioMedyczne UAM

Rozwój nanotechnologii daje możliwości projektowania, kształtowania i wytwarzania struktur o pożądanych właściwościach fizykochemicznych do aplikacji medycznych. W pracy przedstawiono informacje na temat leków, substancji do diagnostyki, nanoukładów oraz emulsji, w tym Pickeringa, do aplikacji medycznych. Zsyntetyzowano wybrane rodzaje nanocząstek, o potencjalnych zastosowaniach w medycynie: fluorescencyjną krzemionkę, polimerowe cząstki heptafluoro-n-butyl metakrylatu (HFBA) cechujące się niskim współczynniku załamania światła oraz magnetyczny tlenek żelaza z powłoką biopolimerową. Nanoukłady scharakteryzowano za pomocą skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej, NTA (nanoparticle tracking analysis – analiza ruchu cząstek), techniką dynamicznego rozpraszani światła i spektroskopii korelacji fluorescencji oraz laserowego mikroskopu skaningowego (LSM). Przeprowadzono walidację i analizę techniki NTA względem DLS za pomocą cząstek standaryzowanych i zsyntetyzowanych. Zbadano układ emulsyjny typu Pickeringa złożony z dekstranu i żelatyny. Jako stabilizatora użyto m.in. cząstki HFBA, które skupiają się w dekstranie. Wyniki i hipotezy badawcze, stanowią bazę do opracowania i szczegółowej charakterystyki kolejnych układów modelowych, przydatnych do badania specyficznych oddziaływań in vitro i w żywej komórce i projektowania leków oraz substancji do diagnostyki medycznej.

Development of nanotechnology provides opportunities for design and manufacturing of structures with desirable physicochemical properties for medical applications. In the introduction information on drugs, diagnostic substances, nanosystems and emulsions, including Pickering emulsion system, for medical applications is presented. Synthesis of selected types of nanoparticles, with potential uses in medicine, such as: fluorescent silica, polymeric particles of heptfluoro-n-butyl methacryle (HFBA) with a low refractive index and a magnetic iron oxide coated by biopolymer layer were made. Nanosystems were characterized by scanning and transmission electron microscopy, NTA (nanoparticle tracking analysis), dynamic light scattering and fluorescence correlation spectroscopy techniques and laser scanning microscope (LSM). NTA versus DLS technique was validated using standardized nanoparticles and synthesized nanostructures. Pickering emulsion based on biopolymers such as dextran and gelatin were studied. As a stabilizer HFBA particles were used. It was found that HFBA preferred the dextran phase. Presented results and hypotheses are the next miles stones for development and subsequent detailed characterization of model systems useful to examine specific interactions in vitro and in living cell. They are interesting for the design of drugs and substances for medical diagnosis.