Zeitschrift für Nanomedizin und biotherapeutische Entdeckung
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Abstrakt

Vielseitigkeit von Nanomaterialien in kommerziellen Anwendungen

Carla IP Aguilar

Die beiden Anwendungen, bei denen Tone mit bestimmten Größen von 3 bis 5 verwendet wurden, wurden bei der Dehydratisierung von Lebensmitteln und bei der Ballastwasseraufbereitung umgesetzt. Erstere ermöglichte die Konzentration von Vitaminen, die Erhöhung des Inulingehalts, die Verbesserung der Anzahl probiotischer Bakterien und die Konservierung von über 1.000 Produkten für Zeiträume von mehr als einem Jahr ohne den Einsatz von Chemikalien. Letztere trug dazu bei, Bakterien im Ballastwasser zu zerstören und auch Meerwasser in Ölnebenprodukten zu entfernen und ihre Eigenschaften wiederherzustellen, um sie für dieselbe Anwendung oder als Produkt niedrigerer Qualität wiederzuverwenden; ein wichtiges Ergebnis insbesondere bei Ölverschmutzungen. Das Verfahren besteht darin, Tone als Filter in einer Vakuumkammer zu verwenden und die Änderungen von Temperatur und Druck durch Ausprobieren anzupassen, bis die gewünschten Eigenschaften maximiert werden. Die Ergebnisse zeigten, dass der Vitamingehalt bei derselben analysierten Menge im Vergleich zum Naturprodukt mindestens fünfmal stärker ansteigen konnte, der Inulingehalt dreimal und die Anzahl probiotischer Bakterien bis zu fünfmal. Im Ballastwasser wurden bei einer anfänglichen Zählung bei einer Verdünnung von 1:1 8 Zellen/g gefunden; nach dem Ton-Nanofilterverfahren wurden bei 1:100-Verdünnungen weniger als 100 Zellen/g gezählt. Bei Meerwasser und Sedimenten wurden vor der Behandlung bei 1:100-Verdünnungen 1.200 Zellen/g gefunden, während nach dem Verfahren bei der gleichen Verdünnung nur 100 Zellen/g gezählt wurden. Bei den ölbasierten Komponenten wurden unterschiedliche Viskositäten und Meerwassermischungen aus 50–50 % bzw. 25 % Öl und 75 % Meerwasser in einem 12- und 24-Stunden-Zyklus getestet. Die Wasserentfernung lag zwischen 65–80 %. Die Viskositäten und die Meerwasserentfernung der drei untersuchten ölbasierten Komponenten bestimmten die endgültigen Anwendungsgebiete. Die Nanotechnologie findet in der Medizin breite Anwendung in Form von diagnostischer Bildgebung, Behandlung und Prävention. Es werden derzeit Nanoroboter entwickelt, die Gewebe auf Zellebene reparieren können. All dies wird durch die Verbesserung des Gas- und Nährstofftransports sowie die Förderung der Geweberegeneration mit minimaler Zellentzündung und geringerer Toxizität erreicht. Nanotechnologie kann die medizinische Bildgebung und Biomarkererkennung durch Methoden wie extrazelluläre Deposition und Zelladhäsion verbessern. Biosensoren, Tissue Engineering, gezielte Arzneimittelverabreichung und Nanorobotik machen die Nanomedizin zu einem hochmodernen Verfahren.

Nanopartikel ermöglichen den sehr gezielten und präzisen Transport insbesondere von Medikamenten zu den infizierten Stellen.

Die Erkennung von Biomarkern oder Tumormarkern ist durch die Nanotechnologie schneller und empfindlicher geworden, was den Ärzten eine frühere Diagnose im Vergleich zu Gewebebiopsien ermöglicht. In diesem Artikel werden die potenziellen und vielseitigen Anwendungen von Nanopartikeln im medizinischen Bereich untersucht.

Es wurde ein neuartiges System zur Erzeugung künstlicher Nanomaterialien entwickelt, das sich für die toxikologische Charakterisierung in situ in biologischen Matrices eignet. Dieses vielseitige System zur Erzeugung künstlicher Nanomaterialien (VENGES) basiert auf industrierelevanten Aerosolreaktoren mit Flammensprühpyrolyse (FSP), die in großem Maßstab künstliche Nanomaterialien (ENMs) mit kontrollierter Primär- und Aggregatpartikelgröße, Kristallinität und Morphologie produzieren können. ENMs werden kontinuierlich in der Gasphase produziert, was ihre kontinuierliche Übertragung in Inhalationskammern ermöglicht, ohne ihren Agglomerationszustand zu verändern. Frisch erzeugte ENMs werden außerdem auf Teflonfiltern gesammelt, um sie anschließend einer physikochemischen und morphologischen Charakterisierung sowie toxikologischen Studien in vitro zu unterziehen.

Die Fähigkeit des VENGES-Systems, ENM-Familien aus reinen und ausgewählten Mischungen von Eisenoxid, Siliciumdioxid und Nanosilber mit kontrollierten physikochemischen Eigenschaften zu erzeugen, wurde mithilfe einer Reihe hochmoderner Techniken nachgewiesen. Die spezifische Oberfläche wurde durch Stickstoffadsorption mithilfe der Brunauer-Emmett-Teller-Methode (BET) gemessen und die Kristallinität mithilfe der Röntgenbeugung (XRD) charakterisiert. Partikelmorphologie und -größe wurden mithilfe von Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie (STEM/TEM) bewertet. Die Eignung des VENGES-Systems für toxikologische Studien wurde auch in In-vivo- und In-vitro-Studien mit Sprague-Dawley-Ratten bzw. menschlichen alveolarähnlichen, aus Monozyten stammenden Makrophagen nachgewiesen. Wir haben einen Zusammenhang zwischen den physikochemischen ENM-Eigenschaften und der potenziellen Toxizität nachgewiesen.