Masowa produkcja niestandardowych nanocząsteczek dzięki układom mikroprzepływowym
Mikrofluidyka – nauka i technologia manipulacji objętością płynów od nanolitrów do pikolitrów w mikrokanałach – jest dziedziną multidyscyplinarną z pogranicza inżynierii, fizyki, nanotechnologii i biotechnologii. Ta szybko rozwijająca się branża ma na celu rozwiązanie problemów związanych z manipulowaniem drobnymi cząsteczkami. Rozmiar i kształt, powierzchnia, samoorganizacja i odtwarzalność to zasadnicze kwestie dotyczące nanomateriałów. Konwencjonalne reaktory okresowe mają ograniczoną zdolność do powtarzalnego przygotowywania wysokiej jakości niestandardowych nanocząsteczek. W ramach finansowanego ze środków UE projektu PLATFORM2NANO (Development of a microfluidic platform to produce nanomaterials and assessment on new nanotechnology applications) naukowcy opracowali nową metodę syntezy nanocząsteczek, przekształcając konwencjonalny proces cyklicznego wprowadzania produktów w linię produkcyjną o większej skali. Eksperymentując z bardzo uniwersalnymi mikroreaktorami z polimerów, szkła i stali nierdzewnej, zespół uczestniczący w projekcie stworzył złożone nanostruktury na bazie złota o odpowiednich kształtach i rozmiarach. Na początku jako szablonu użyto nanocząsteczek kobaltu, a następnie zastąpiono je nanocząsteczkami złota, które doprowadziły do utworzenia pustej struktury. Następnie do warstw złota wprowadzono chemiczne grupy funkcyjne w celu poprawienia biokompatybilności i przeprowadzono sterylizację za pomocą światła ultrafioletowego. Szybkość wytwarzania reaktorów mikroprzepływowych była znacznie większa niż w przypadku konwencjonalnych reaktorów okresowych. Uzyskane niestandardowe puste nanocząsteczki złota mogą znaleźć zastosowanie w terapii fototermicznej, umożliwiając skuteczniejsze rozpoznawanie i leczenie raka. Zrozumienie procesu tworzenia się ścianek nanokryształów pozwoli na kontrolowanie ich kształtu, co z kolei umożliwi kontrolę właściwości chemicznych kryształów. Naukowcy wykorzystali reaktory przepływowe bazujące na reakcjach gazowych, które umożliwiały kontrolę kształtu nanokryształów podczas procesu tworzenia. Biorąc pod uwagę ważną rolę nanocząsteczek polimerowych w inteligentnym dostarczaniu leków, zespół stworzył jednorodne nanocząsteczki polimerowe, które mogą skutecznie transportować środki lecznicze do chorej tkanki. Do tej pory manipulacje drobnymi nanocząsteczkami stanowiły duże wyzwanie w branży. Mikrofluidyka odgrywa kluczową rolę w syntezie nanocząsteczek, umożliwiając precyzyjną kontrolę i produkcję małych cząsteczek na dużą skalę.
Słowa kluczowe
Mikrofluidyka, nanocząsteczki, biomedycyna, PLATFORM2NANO, terapia fototermiczna
