مقالات نانوفناوری پزشکی

نانوذرات Upconversion چیست و چه کاربردهایی دارد؟

نانوذرات Upconversion نوع جدیدی از فلوئورسازه هستند که می توانند به طور موثر، فوتون هایی با انرژی پایین را به فوتون هایی با انرژی بالا تبدیل کنند. جنبه ضروری دیگری که در مورد نانوذرات Upconversion وجود دارد این است که چنین ذراتی زیست ساگاز هستند و سمیت پایینی دارند. همین امر باعث شده است این نانوذرات برای بیشتر کاربردهای پزشکی و زیستی ایده آل باشند. در این مقاله سعی می کنیم تعریف ساده ای از نانوذرات Upconversion را فراهم آوریم و ببینیم چه کاربردهایی دارد. پس همراه نانومدین باشید.


نانوذرات Upconversion چه چیزی هستند؟

نانوذرات Upconversion نسل جدیدی از فلوئورسازه ها هستند که بر روی اصول فیزیکی و شیمیایی برای تبدیل فوتون از سطح انرژی پایین به سطح انرژی بالا تکیه می کنند. این ذرات ممکن است انرژی را در محدوده مادون قرمز جذب کنند و انرژی را در محدوده ماورابنفش یا محدوده مرئی ساطع نمایند. نانوذرات Upconversion معمولا از مولکول های میزبان معدنی تشکیل شده اند و یک دوپه کننده لانتانیدی در شبکه میزبان تعبیه شده است. با اینکه همه لانتانیدها شکلی از بالادگرگونی یا همان upconversion را از خود نشان می دهند اما جذب و رسیدن به سطح انرژی مطلوب مرئی و محدود ماورابنفش تنها در عناصری همچون Erbium (III)، Holmium (III) و thulium (III) امکان پذیر است.
برخی از نانوذرات Upconversion نیز از دوپه اضافی Ytterbium (III) استفاده می کنند اما سطح دوپه شدن باید زیر 2 مول درصد نگهداری شود تا از نابودی انرژی پیشگیری گردد.

این مقاله را هم بخوانید: انواع نانوذرات که باید بشناسید

نانوذرات Upconversion چگونه کار می کنند؟

مکانیسم عملکرد این نانوذرات از سایر مکانیسم های لومینسانس متفاوت است. بیشتر لومینسانس های دیگر از تک الکترون استفاده می کنند که به سطح تحریک شده تبدیل می شود. با اینحال نانوذرات Upconversion بر روی فوتون های متعدد با انرژی اندک تکیه می کنند تا بتوانند فوتون های تحریک شده با انرژی اندک را جمع آوری نمایند. از آنجایی که تنها یون هایی که در این نوع نانوذرات به کار می رود لانتانیدهایی با بار 3+ هستند، این یونیزاسیون باعث پر شدن جزئی زیر پوسته الکترون های 4f می شود. یون های لانتانیدها همانند نشردهنده و ساطع کننده عمل می کنند که به طور مستقیم نور می دهند یا اینکه به عنوان sensitizer عمل می کنند که نور تحریک شده را جذب می کند و آن را به یک نشردهنده تبدیل می نماید.

کاربرد نانوذرات Upconversion در چه چیزی است؟

همانطور که در ابتدای مقاله نیز ذکر کردیم این نانوذرات ابعاد کوچکی دارند و زیست سازگار هستند. به همین خاطر می توان از چنین ذراتی در زیست شناسی، پزشکی، نانوفناوری و سایر فناوری های نوظهور در بخش های مختلف نانوفناوری پزشکی استفاده کرد. اجازه دهید برخی از کاربردهای نانوذرات Upconversion را در ادامه با هم مرور کنیم.

تصویربرداری و برچسب گذاری:

این نوع نانوذرات دارای خاصیت لومینسنتی منحصر به فردی همچون نفوذ عالی به قسمت های عمیق تر پوست، سیگنال هایی با پس زمینه پایین، باندهای نشر شارپ هستند و همین امر باعث می شود انتخاب ایده آلی برای تصویربرداری و برچسب گذاری در دنیای پزشکی باشند. این ها سمیت اندکی در بافت ها از خود نشان می دهند. مکانیسم جذب دو فوتونی این نانوذرات بدین معنی است که نشر انرژی بالایی دارند و بسیار موثرتر از سایر تکنولوژی هایی هستند که بر روی رنگ های آلی و نقاط کوانتومی تکیه می کنند. علاوه بر این، چنین نانوذراتی را می توان در سطح عامل دار کرد. تا به امروز نانوذرات upconversion برای تصویربرداری از سلول های سرطانی سینه، سلول های Hela، سلول های سرطانی تخمدان، سلول های KB ، سلول های HepG2 و سایر موارد به کار رفته است.

ارزیابی و تشخیص:

این نوع نانوذرات را می توان هم در ارزیابی های همگن و هم ارزیابی های غیر همگن به کار برد. ارزیابی های همگن از نانوذرات upconversion بر اساس فرآیند انتقال انرژی رزونانس مبتنی بر لانتانیدها(LRET) بین اهدا کننده و پذیرنده استفاده می کنند. در سوی دیگر، ارزیابی های ناهمگن از سیگنال های binding-modulated استفاده می کنند.
در این ارزیابی ها، نانوذرات upconversion به عنوان گزارش دهنده لومینسنت استفاده می شود و می توان از آن در ارزیابی های مجاور، ارزیابی های سیستم ایمنی و ارزیابی های هیبریداسیون DNA استفاده کرد. این نوع نانوذرات نسبت سیگنال به نویز اندکی دارند و همین امر باعث می شود در برابر سایر گزارش دهنده های لومینست ، عملکرد بهتری داشته باشند.

تحویل دارو و مواد درمانی:

نانوذرات Upconversion دارای خواص نوری منحصر به فردی همچون تولید طیف جذب و نشر از طریق انتقال 4f-4f ممنوع هستند و همین امر باعث می شود طول عمر طولانی داشته باشند و بتوانند در رویکردهای تحویل و رسانش دارو به کار روند. استراتژی های رسانش دارو که این نانوذرات را با سایر مواد زیست سازگار ترکیب می کنند مورد بررسی و ازمایش قرار گرفته اند و اغلب در برگیرنده پوسته سیلیکای مزوتخلخل، بسته های هیدروفوب یا کره های توخالی با سطح مزوتخلخل هستند. همچنین این نوع نانوذرات را می توان با دوکسورابیسین همراه کرد و از آن در روش های ضد سرطانی بهره جست.

برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن
بستن