Magnetyczna nanotechnologia w walce z rakiem
Kasia Kuleszewicz | 2006-04-26
Od dłuższego czasu wiadomo, że magnetyzm jest fundamentalną własnością wszystkich materiałów i znalazł on szerokie zastosowanie zarówno w elektronice jak i biologii, przy produkcji dysków twardych oraz przy obrazowaniu rezonansem magnetycznym. Magnetyzm ma też potencjalnie ogromne możliwości zastosowania na nanoskalę.
Nanotechnolog z Uniwersytetu w Stanford zajmuje się znalezieniem zastosowania mikroskopijnych magnesów, o wielkości bilionowych części metra, zarówno w obliczeniach jak i leczeniu raka. Jego grupa badawcza pracuje nad skonstruowaniem ultrawrażliwego czujnika DNA i białek, w tym białek związanych z rakiem. Grupa zajmuje się także rozwojem spinotroniki, nowej technologii obliczeniowej która mogłaby zastąpić silikonową mikroelektronikę, kiedy jej rozwój nie będzie możliwy ze względu na ograniczenia fizyczne.
Magnetyzm ma szczególnie istotne zastosowanie w naukach medycznych, dzięki lepszym właściwościom niż fluorescencja, która stosowana jest obecnie standartowo do sygnalizowania detekcji białek związanych z rakiem. Dąży się do opracowania takiego markera nowotworowego, który powodowałby zmianę magnetyczną i w konsekwencji byłby bardzo wrażliwym detektorem nowotworowym. Z lepszymi czujnikami lekarze mogliby diagnozować pojawiający się nowotwór wcześniej, a także wcześniej wiedzieć czy stosowane leczenie jest skuteczne.
Biodetektory stworzone przez naukowca z Uniwersytetu Stanford, nazwane MagArray, mają około pół centymetra kwadratowego i pełnią rolę pułapek dla wybranych białek i łańcuchów DNA. Są one sprawnymi czujnikami spinu ferromagnetycznego, małymi magnetycznie wrażliwymi powierzchniami, gdzie magnetyzm i biologia zbiegają się. Podobnie jak inne mikromacierze, działają one przez wykorzystanie dobrze poznanego fenomenu zwanego „bioidentyfikacją”. Specyficzne cząsteczki docelowe, takie jak białka czy łańcuchy DNA będą łączyły się tylko z innymi specyficznymi białkami lub komplementarnymi łańcuchami DNA. Mogą one zatem złapać taka docelową cząstkę we krwi lub próbce z biopsji.
Detekcja cząsteczki docelowej przy użyciu macierzy MagArray polega w pierwszej kolejności na przyłączeniu prób do czujnika umiejscowionego na macierzy. Czujniki, każdy z nich mniejszy niż milionowa część metra, są tak zaprojektowane, że ich elektryczna oporność zmienia się w przewidywalny sposób w obecności danego pola magnetycznego. Próbka jest przemieszczana na powierzchnię chipa za pomocą systemu małych rurek. Próbki łapią cząstki docelowe. Następnie, wtłaczane są przez system rurek magnetycznie wrażliwe nanocząsteczki pokryte substancja chemiczną, która powoduje, że łączą się one z cząsteczkami docelowymi. W obecności pola magnetycznego, nanoczasteczki emitują swoje własne pole, które prawdopodobnie zmienia oporność czujnika. Kiedy nanocząsteczka przyłącza się do cząsteczki docelowej, jej bliskość ma także wpływ na oporność czujnika. Zmiana ta jest odczytywana elektrycznie przez komputer jako sygnał obecności cząsteczki docelowej. Wykazano, że zmiana w oporności chipa jest wprost proporcjonalna do liczby nanocząsteczek na czujniku.
W późniejszych eksperymentach badano efektywność chipów w bioidentyfikacji. Naukowiec planuje testować białka związane z rakiem piersi i prostaty. Celem badań i eksperymentów jest stworzenie kieszonkowego urządzenia, które mogłoby testować pacjentów w gabinecie lekarza na wiele chorób w czasie mniejszym niż godzina.
Źródło: Stanford University, www.stanford.edu
Komentarze
mAr$zx ztj pr0zac | 2007-01-24 00:00:00
Very interesting article chciałbym to zrozumieć dokładnie bardzo dokładnie albo jakiś filmik o tym obejrzeć