Czym są nanocząstki i jak można je wykorzystać?
Nanocząstki to maleńkie obiekty. Aby dać Ci wyobrażenie o skali, mówimy o czymś, co ma rozmiar 10-9 metrów, rozmiar nanocząstki względem piłki nożnej jest taki sam jak piłka nożna względem ziemi. Te obiekty są bardzo małe, a ich zastosowania są różnorodne – i oczywiście otaczają nas w życiu codziennym. Na przykład mogą być stosowane jako powłoka antyrefleksyjna, w półprzewodnikach i oczywiście w nanomedycynie.
Czy mógłby Pan przybliżyć niektóre z zastosowań nanocząstek, w których specjalizuje się Fortis Life Sciences?
W Fortis Life Sciences – specjalizujemy się w dwóch głównych działach. Pierwszym z nich jest dział analityczny. Jest to coś, co czasami nazywamy działem „lateral flow”. Możesz je znać jako np. test ciążowy. Testy te oparte są na nanocząstkach złota i to jest powód, dla którego przez większość czasu wydają się ludzkiemu oku czerwone. Po drugiej stronie mamy zastosowania nanomedycyny i bardziej zastosowania lecznicze. Staramy się wykorzystać zalety nanocząstek przede wszystkim do leczenia chorób – głównie nowotworowych – ale może to być wszystko. Mamy też oddział, który zajmuje się wirusami.
Dlaczego nanocząstki są tak ważne w medycynie?
Nanocząstki są tak ważne w medycynie, ponieważ mają idealny rozmiar, aby poruszać się wewnątrz ciała: mogą specjalnie celować w różne miejsca lub po prostu płynąć z prądem krwi. Ich rozmiar jest ogromną zaletą w porównaniu z mikroskopami lub cząsteczkami leków, które mają niespecyficzne działanie ze względu na ich bardzo mały rozmiar w porównaniu.
W jaki sposób nanocząstki są wykorzystywane w dostarczaniu leków i jak, według Pana, rozwinęło się ich zastosowanie i ta dziedzina w ciągu ostatnich około 10 lat?
Ta dziedzina rozwija się wykładniczo i to już od ponad dziesięciu lat: Powiedziałbym, że prawdopodobnie jest to raczej 20 do 30 lat, w których obserwujemy ten wzrost. Nanocząstki do dostarczania leków, ogólnie rzecz biorąc, zostały opracowane na podstawie materiału polimerowego w latach 70. Obecnie coraz więcej uwagi poświęca się zatwierdzeniu przez FDA niektórych materiałów, co doprowadziło do tego, że wiele osób zaczęło się tym interesować.
Prawdziwe pytanie brzmi, dlaczego nanocząstki są tak interesujące w dostarczaniu leków? Jak już wspomniałem, zazwyczaj, gdy mamy cząsteczkę leku i próbujemy ją wchłonąć lub wstrzyknąć, ponieważ jest ona tak mała, że zostanie pobrana przez prawie wszystko w organizmie. Oznacza to, że trzeba mieć jej dużą ilość, aby mała część mogła faktycznie dotrzeć do właściwego organu lub wykonać określone działanie.
W przypadku nanocząstek można je zaprojektować tak, aby mogły trafić do konkretnych organów, jednocześnie zapobiegając ich przedwczesnemu uwolnieniu, dzięki czemu można uniknąć toksyczności wynikającej z bardzo dużych ilości leku, które historycznie były potrzebne.
Czym są mezoporowate nanocząstki krzemionki?
Mezoporowate nanocząstki krzemionki są gałęzią nanocząstek i jedną z nanocząstek stosowanych w dostarczaniu leków. Występują tu dwa główne składniki, z których pierwszym jest krzemionka. Krzemionka to w ogóle szkło, a to szkło jest zbudowane z tlenku krzemu. Ten tlenek krzemu jest już obecny w twoim organizmie w bardzo małej ilości. Kiedy tworzy się z niego nanocząstki, ma się zatem możliwość łatwego modyfikowania ich powierzchni.
Aby krótko wyjaśnić część „mezoporowata”: ta część nazwy mówi, że cząstka nie jest zwykłą lub gładką cząstką, jak piłka nożna. W rzeczywistości jest bardziej podobna do piłki golfowej: chropowatość powierzchni oznacza, że zostały wywiercone otwory. Dzięki temu uzyskuje się wysoką zdolność do enkapsulacji leków, ponieważ krzemionka ma bardzo dużą powierzchnię. To właśnie oznacza mezoporowate nanocząstki krzemionki.
Jakie zalety dla nanomedycyny mają nanocząstki mezoporowatej krzemionki w porównaniu z innymi typami nanocząstek?
Gdyby porównać nanocząstki mezoporowatej krzemionki do nanocząstek opartych na polimerach, na przykład pod względem stosunku mas, ilość leku, którą można załadować do wnętrza nanocząstek mezoporowatej krzemionki jest znacznie większa. Czasami może być nawet o rząd wielkości większa. Ponownie, jest to bardzo korzystne pod względem toksyczności, ponieważ trzeba będzie wstrzyknąć znacznie mniej materiału, aby uzyskać ten sam rodzaj efektu.
Inne zalety obejmują modyfikację powierzchni. Prawie wszystko jest możliwe z krzemionką w zakresie chemii. Dzięki temu można uzyskać powierzchnię hydrofobową lub, jeśli chcemy, hydrofilową. Może mieć dodatnio lub ujemnie naładowaną powierzchnię. Ponownie, może to przynieść na stół zdolność do ukierunkowania, o której mówiłem, więc można łatwo zaszczepić przeciwciało na powierzchni cząsteczki lub inną cząsteczkę, która będzie konkretnie skierowana do określonego organu.