Boro nitruroa: Osasunaren zaindari isila
Nanoteknologia nanoeskalan materialen manipulazioa dakarren arloa da, prozesu honetan erabiltzen diren printzipio zientifikoak eta eskala horretan aurkitutako materialen propietate eta garapen-perspektiba berriak barne. Nanoteknologia medikuntzaren hainbat alderditan aplikatu da, besteak beste, sendagaien administrazioan, tumoreen diagnostikoan eta tratamenduan, irudigintzan eta agente antibakterianoetan. Nanomaterialen eskalan izandako aldaketek aldaketa nabarmenak eragin ditzakete haien gainazaleko propietate fisiko eta kimikoetan. Azken urteotan, nanoteknologiaren aurrerapenarekin, egitura grafitikoa duen boro nitruroa (BN) material mediko berritzaile gisa agertu da, minbiziaren aurkako propietateetan, efektu antibakterianoetan eta sendagaien garraiatzaile gisa aplikazio potentzialak erakutsiz.
1.Boro nitruroa nanomaterialak
Boro nitruroa III. taldeko boroz eta V. taldeko nitrogenoz osatutako kristal molekular geruzatu bat da, sare hexagonal erregular baten egitura erakusten duena. Kristal molekularraren geruzen barruan, boro eta nitrogeno atomoak koordinazio-loturen bidez lotuta daude, eta hauek oso sendoak dira, eta horrek B eta N atomoen konbinazio estua sortzen du geruzen barruan. Geruzen arteko konexioak van der Waals loturen bidez egiten dira, eta hauek ahulagoak dira, eta horrek geruzak elkarrengandik erraz askatzea ahalbidetzen du. Kristal mota desberdinen arabera, boro nitruroaren kristal-egitura lau kategoriatan sailka daiteke: boro nitruro hexagonala (h-BN), boro nitruro kubikoa (c-BN), wurtzita boro nitruroa (w-BN) eta boro nitruro erronboedrikoa (r-BN), eta horien artean, boro nitruro hexagonalak (h-BN) aplikazio zabalenak ditu. Boro nitruro hexagonala (h-BN), material ez-organiko oso garrantzitsua den aldetik, grafitoaren antzeko egitura du eta hauts zuri gisa agertzen da, horregatik "grafito zuria" ere deitzen zaio. Nanotamainako h-BNak kapsulatu egin daitezke zero dimentsioko boro nitruro nanopartikulak (BNNP) osatzeko, batu egin daitezke dimentsio bakarreko boro nitruro nanotuboak (BNNT) osatzeko, eta esfoliatu bi dimentsioko boro nitruro nanoxaflak (BNN) sortzeko. boro nitruro nanozintak (BNNRak). Nanoegitura horietako bakoitzak propietate paregabe eta bikainak ditu, hala nola azalera espezifiko handia, banda-tarte handiko energia, konstante dielektriko baxua, egonkortasun termiko bikaina, egonkortasun kimikoa eta biobateragarritasun bikaina.
2. Boro nitruroaren propietateak
Boro nitruro kristal mota desberdinetan, ikertzaileek batez ere h-BN eta c-BN-n jarri dute arreta, haien propietate hobeak direla eta.
h-BN-ren geruza-egitura eta sare-parametroak grafitoaren antzekoak dira. Geruza bakoitzaren barruko nitrogeno eta boro atomoak sp2 lotura kobalente sendoen eta dipolo-elkarrekintzen bidez lotuta daude, eta horrek urtze-puntu altua ematen dio h-BN-ri, tenperatura altuko eta errefrakzio-gaitasun bikainak izateaz gain. Aldiz, h-BN-ren geruzen arteko loturak van der Waals indar ahulagoek errazten dituzte, geruzen artean irristatzea erraztuz, eta lubrifikatzaile gisa erabiltzeko egokia bihurtuz. Gainera, h-BN-k 5,97 eV-ko banda-tartea du, eta horrek isolamendu-propietate bikainak eskaintzen ditu tenperatura altuetan ere. Laburbilduz, h-BN-ren ezaugarri nagusien artean daude urtze-puntu altua, eroankortasun termiko handia, lubrifikatzaile-propietate onak, erresistentzia mekaniko handia, egonkortasun kimiko ona, errendimendu dielektriko bikaina eta biobateragarritasun ona. Hala ere, h-BN-ren uretan sakabanaketa eskasa da; beraz, h-BN materialen funtzionalizazioa haien sakabanaketa hobetzeko onuragarria izango da etorkizuneko aplikazioetarako... Biomedikoa zelai.
c-BN-k esfalerita egitura du eta aurpegi-zentratutako kristal-sistema kubikoari dagokio, diamantearen antzeko egitura duen material supergogor mota berri bat bihurtuz. c-BN-k eroankortasun termiko, egonkortasun termiko eta egonkortasun kimiko oso altua du, beste propietate batzuen artean. 2009an, ikertzaileek lehen aldiz identifikatu zuten c-BN naturala naturan, chaozhuita izena emanez, baina gaur egun industrialki erabiltzen diren c-BN kristal bakarrekoak oraindik ere artifizialki sintetizatzen dira, h-BN aitzindari gisa erabiliz tenperatura eta presio altuetan.
3. Boro nitruroa biomedikuntza arloan
BN-k biobateragarritasun ona erakusten du bai in vitro bai in vivo, grafenoan oinarritutako materialen pareko edo are hobeak diren propietateak dituelarik aplikazio biologikoetan. Hainbat arlotan erabil daiteke, hala nola aplikazio antibakterianoetan, botiken administrazioan, boroaren administrazio-agenteetan, ehunen ingeniaritzan eta in vivo irudigintzan.
- Antibakterianoa: Duela gutxi, ikerketek aurkitu dute boro nitruro nanoxaflek propietate antibakteriano eraginkorrak dituztela antibiotikoekiko erresistenteak diren bakterioen (AMR) aurka, biobateragarritasun ona erakutsiz epe luzeko erabileran bigarren mailako erresistentziarik eragin gabe. Kivanc et al.-ek h-BN nanopartikulen jarduera antibakterianoa eta antibiofilmikoa ikertu zuten Streptococcus thermophilus 3.3, Staphylococcus pasteuri M3, Candida sp. M25 eta Streptococcus thermophilus ATCC 25175-ren aurka. h-BN nanopartikulen toxikotasuna gizakien larruazaleko fibroblastoetan eta Madin-Darby txakurren giltzurruneko zeluletan MTT, SRB eta Pico Green analisiak erabiliz ebaluatu zen zelulen bideragarritasuna neurtzeko. Esperimentuek adierazi zuten h-BN nanopartikulek eragin inhibitzaile nabarmena dutela bakterioen hazkuntzan.
- Sendagaien administrazioa: h-BN ere sendagaien garraiatzaile oso itxaropentsutzat hartzen da. Cheng et al.-ek nitruro boro hexagonaleko nanosxaflak (BNNS) sintetizatu zituzten gatz txantiloi metodo bat erabiliz, eta horrek bularreko minbiziaren ugalketa eraginkortasunez inhibitzen zuen bai in vivo bai in vitro esperimentuetan, eta horrek BNNS-en potentziala adierazten du sendagaien administrazio aplikazioetan. Ikerketek frogatu dute BN esferikoa garraiatzaile gisa erabiliz, azido desoxirribonukleikoz kargatutako garuneko natriuretiko peptidoak tumore IAR-6-1 zeluletan sartzen dela endozitosiaren bidez, eta ondoren DOX askatzen duela zitoplasman eta nukleoan, eta horrela minbizi-zelulak zehazki zuzendu eta hiltzen dituela.
- Ehunen ingeniaritza: Hortz-materialen arloan, Lee eta bere lankideek BNNak prestatu zituzten energia handiko bola-errota erabiliz eta sakabanatu zituzten. Zirkonioa matrizea, eta ondoren plasma sinterizazioa konposite hautsa sendotzeko. BNNak gehitutako zirkonioak % 27,3ko erresistentzia handitu zuen eta % 37,5eko haustura-gogorraren hobekuntza, aldi berean zirkonio matrizearen degradazioa inhibitzen zuen ingurune hezeetan, BNNek hortz-aplikazioetarako indargarri material gisa duten balio potentziala erakutsiz. Degrazia et al.-ek aurkitu zuten BNNTen % 0,15 pisuan gehitzeak hortz-erretxina konpositeen propietate kimiko eta mekanikoak hobetzen zituela eta mineralen metaketa sustatzen zuela, hortz-zaharberritzeen bizitza luzatzen lagunduz.
- Boroaren askapen-agentea: Boro nitruro nanomaterialek, boro eduki handia eta zitotoxikotasun txikia dutelako, boro neutroien harrapaketa-terapiarako (BNCT) boroaren askapen-agente gisa balio dezakete. BNCT erradioterapia-metodo espezifiko berri bat da, minbizi-zelulak erasotzen eta hiltzen dituena zelula normalak kaltetu gabe. Polietilen glikolaz aldatutako boro nitruro nanotuboek BNCTrako boroaren askapen-agente gisa jokatzen dutela frogatu da, B16 melanoma-zeluletan boroaren metaketa bigarren belaunaldiko BSH (sodio borano tiosulfatoa) boroaren askapen-agentearen hirukoitza delarik gutxi gorabehera. Poli-L-lisina eta azido folikoarekin aldatutako boro nitruro nanotuboak glioblastoma-zelula polimorfikoek selektiboki xurgatzen dituzte puntu kuantiko fluoreszenteekin akoplatu ondoren, horrela BNCTrako boroaren askapen-agente gisa balio dute eta zelula barruko sendagaien portaera jarraitzeko aukera ematen dute. Boro nitruro nanosferak prostata minbizia tratatzeko kalitate handiko boro gordailu gisa ere balio dutela jakinarazi da, non boro kristalino kontrolagarria modu iraunkorrean askatu daitekeen, horrela prostata minbiziaren zelulen bideragarritasuna murriztuz eta apoptosia eraginez. In situ tumore-ereduek boro nitruro esfera hutsen in vivo minbiziaren aurkako eraginkortasuna baieztatu dute.
Laburpena
Boro nitruroa material ez-metaliko ez-organiko bikaina da, lau kristal-egitura ezberdinetan egon daitekeena, ohikoenak h-BN eta c-BN direlarik. Azken urteotan, h-BN materialek pixkanaka arreta erakarri dute grafenoaren analogo estruktural gisa, biobateragarritasun hobea eta egonkortasun kimiko handiagoa dutelako, eta horrek iradokitzen du h-BN-k karbono nanoegiturak ordezkatzeko ahalmena duela aplikazio biomedikoetan. Bere egitura eta propietate bereziak direla eta, BN-k aplikazio sorta oso zabala du. Hala ere, biomedikuntza arloan BN-ri buruzko ikerketa oraindik hastapenetan dago eta azterketa gehiago merezi du.