Применение в биологии и медицине

клітин) для діагностики
Магнітний транспорт лікарських препаратів
Агенти для контрастування в томографії, а також контрастування поряд з ефектами, обумовленими дією світла
Агенти для гіпертермії (міхрохвильового розігрівання тканин)
Візуалізація біохімічних процесів
Регулювання дії модифікованих ензимів

Rosenzweig, Z. Rosenzweig Nano Letters, 2004, 4, 409-413

Модифіковані наночастинки γ-Fe2O3 з тіольними і карбоксигрупами на поверхні, що реагують з «квантовими крапками» CdSe/ZnS з утворенням люмінесцентних магнітних нанокомпозитних частинок

(a) Зображення TEM магнітних наночастинок, покритих функціоналізованим полімером, шкала 20 нм. (b) Зображення TEM композитів з квантовими крапками, шкала 20 нм. (c) Зображення окремої частинки, покритої квантовими крапками. Шкала 5 нм.

Розмір наночастинок
10 нм +/- 15 %
На поверхні DMSA (димеркаптосукцинімід) для стабілізації наночастинок

(зелені, а) і 5 нм (червоні, б)

Люмінесцентні магнітні частинки для вилучення ракових клітин
D. Wang, J. He, N. Rosenzweig, Z. Rosenzweig Nano Letters, 2004, 4, 409-413

Мікрофотографії флуоресценції і фотографії, отримані методом ТЕМ, наночастинок з іммобілізованим антицикліном Е, зв’язаних з клітинами раку молочної залози MCF-7

Rosenzweig, Z. Rosenzweig Nano Letters, 2004, 4, 409-413

Іммобілізація антицикліну Е миші за допомогою EDAC
(1-етил-3-(3-диметиламінопропіл)карбодиіміду)

K. Chang, B. Xu Chem. Comm., 2005, 4270

K. Chang, B. Xu Chem. Comm., 2005, 4270

Мікрофотографії наночастинок
(A) Fe3O4 і (B) Fe3O4 з порфірином (композит 5);
мікрофотографії високої роздільної здатності наночастинок
(C) Fe3O4 і (D) Fe3O4 з порфірином (композит 5).

Спектри флуоресценції (λex= 400 нм) сполуки 4, композиту 5 і 5 після кип’ятіння протягом 30 хвилин в суміші H2O/MeOH
(вставка: фотографія флуоресценції сполуки 5 при λex = 365 нм).

роздільної здатності (b)

Магнітні наночастинки Fe2MnO4 для контрастування в томографії
H. Yang, C. Zhang, X. Shi, H. Hu, X. Du, Y. Fang, Y. Mad, H. Wu, S. Yang Biomaterials, 2010, 31, 3667

Принцип роботи – зміна часу релаксації води, що контактує з наночастинками

доза 4,6 мг/кг ваги тіла (B).

(a) Залежність томографічного зображення водних розчинів, що містять наночастинки MnFe2O4, стабілізовані ТЕГ, від концентрації Fe3+
(b) швидкість релаксації (в одиницях 1/T2) в залежностві від концентрації наночастинок MnFe2O4.

Магнітні наночастинки Fe2MnO4 для контрастування в томографії

відгуку в випадку DySiO2–(Fe3O4)n.

J.-H. Lee, Y.-w. Jun, S.-I. Yeon, J.-S. Shin and J. Cheon, Angew. Chem., Int. Ed., 2006, 45, 8160.

Магнітні композитні наночастинки для контрастування в томографії

заліза і фотофрін (комерційний фотосенсібілізатор).
Синтез: полімеризація акриламіду у присутності оксиду заліза, фотофріну і поверхнево-активних речовин.
За допомогою поверхневих аміногруп наночастинки полімеру зв'язано з пептидом F3.
При опроміненні наночастинок лазером (630 нм) утворюється синглетний кисень, який вбиває ракові клітини (більш чутливі, ніж звичайні клітини).

(a) Схематична будова мультифункціональних наночастинок. (b) T2-зважені зображення МРТ

G. R. Reddy, M. S. Bhojani, P. McConville, J. Moody, B. A. Moffat, D. E. Hall, G. Kim, Y.-E. L. Koo, M. J. Woolloscroft, J. V. Sugai, T. D. Johnson, M. A. Philbert, R. Kopelman, A. Rehemtulla and B. D. Ross, Clin. Cancer Res., 2006, 12, 6677–6686.

Поєднання контрастування і фотогенерування синглетного кисню

частотою 100 кГц в магнітному полі 60 Oe.

Наночастинки Fe2O3/MgO отримано методом піролізу аерозолю суміші Fe(NO3)3 і Mg(NO3)2, розпиленого ультразвуком, при 600 С.
Розмір – в межах від 10 до 100 нм.

Магнітні наночастинки для гіпертермії
J.-K. Yang, J.-H. Yu, J. Kim, Y.-H. Choa, Mater. Sci. Eng. A, 2007, 449–451, 477

функціоналізації. Суспензія функціоналізованих наночастинок після нагрівання до 80 С протягом 1 години.
(b) T1-зваждена МР фотографія кролика до (ліворуч) і через 30 хвилин після введення (інєкції) розчину наночастинок в дозі 9,6 ммоль металу на 5 кг кролика (праворуч)
(c) Залежність температури зразків від часу при постійному опроміненні лазером 808 нм (3.5 Вт/см2). Чорні точки - контрольний дослід

W. S. Seo, J. H. Lee, X. Sun, Y. Suzuki, D. Mann, Z. Liu, M. Terashima, P. C. Yang, M. V. McConnell, D. G. Nishimura
and H. Dai, Nat. Mater., 2006, 5, 971–976.

Нагрівання тканин при опроміненні, що підсилюється завдяки композитним наночастинкам

Ohashi, P.-Y. Chiou, H.-R. Tseng Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 3777

Синтез наночастинок золота ("супрамолекулярна наночастинка", Au-SNPs).
Система молекулярного розпізнавання базується на використанні адамантану (Ad) і
b-циклодекстрину (CD), містить три будівельні блоки: колоїд Au, модифікований Ad (2 nm), CD-PEI, та Ad-PEG.
Ad-PEGRGD вводиться в Au-SNPs шляхом заміни ліганду in situ, при цьому утворюється RGD-Au-SNPs, що селективно зв'язується з певними раковими клітинами через рецептори avb3 в мембранах клітин.

Нагрівання тканин при опроміненні, що підсилюється завдяки композитним нанчастинкам

PEG = поліетиленгліколь
PEI = поліетиленімін
RGD = пептід аргінін-гліцин-аспарагінова кислота