Små magnetiske strukturer forbedrer lægevidenskaben

Små magnetiske objekter, som er blevet brugt med succes i teknologiske applikationer såsom datalagring, viser løfte på det biomedicinske område. Magnetiske nanostrukturer har interessante egenskaber, der forbedrer nye anvendelser inden for medicinsk diagnose og tillader udforskning af nye terapeutiske teknikker.

I denne uges Anmeldt anvendt fysik forskere gennemgår den nyeste teknik inden for dette område. Et særligt interessant fremskridt involverer en eksotisk nanodisc -konfiguration, kendt som en hvirvelstilstand, hvor magnetiske øjeblikke arrangeres i en krøllet geometri.

Isolering og adskillelse af celler fra en blod- eller vævsprøve er afgørende for en række forskellige medicinske anvendelser, såsom genterapi eller kræftdiagnose og behandling. Standardprocedurer involverer filtrering og centrifugering, men celler af lignende størrelser eller densiteter kan ikke adskilles på denne måde.

En tilgang til dette problem har været at belægge sfæriske jernoxidperler med antistoffer, der specifikt binder cellerne af interesse. De ønskede celler adskilles derefter med påførte magnetfelter. Imidlertid, dette kan kræve høje magnetiske feltstyrker, så en anden tilgang ved hjælp af nanotråde er blevet prøvet.

En tredje måde involverer nanodiscs, enten i en hvirveltilstand eller en syntetisk antiferromagnetisk konfiguration, bestående af to ferromagnetiske lag adskilt af et ikke -magnetisk lag. Overfladen på de små strukturer kan behandles med fluorescerende sonder, tillader efterforskerne at observere bevægelse af partiklerne som reaktion på et påført felt.

En anden biomedicinsk applikation, der kan drage fordel af magnetiske nanostrukturer, er MR. Fordi grundteknikken har lav følsomhed, kontrastmidler er normalt nødvendige. De mest anvendte midler er gadoliniumkomplekser, men disse har rejst bekymringer vedrørende toksicitet. Både nanodisk og nanotråde overtrukket med biokompatible stoffer har egenskaber, der ville gøre dem til gode MR -kontrastmidler.

Et innovativt anvendelsesområde for magnetiske nanostrukturer involverer målrettet celleudslettelse til behandling af kræft. Nanodiscs skabt i en spin -vortex -tilstand eller syntetisk antiferromagnetisk konfiguration viser stort løfte om denne brug.

Høj tumorcelledødelighed, op til 90%, blev observeret, da der blev brugt relativt svage magnetfelter med dem. Mekanismen, der fører til celledød, er en stærk mekanisk kraft, der opstår, når et roterende magnetfelt drejer nanodiskene, ødelægger tumorceller indefra.

De fleste af disse undersøgelser er blevet udført i laboratoriet, så nogle situationer, såsom fastholdelse eller udskillelse af indre organer eller transport gennem kapillærer, kan stadig være et problem. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at håndtere disse virkelige virkninger.