لوگوی دانشگاه یا موسسه خود را جایگزین کنند(بجز پیامنور)
چکیده
دی اکسید تیتانیوم (TiO2) به علت غیرسمی بودن، جذب نوری قوی، هزینه کم و پایداری شیمیایی بالا یکی از مهمترین گزینههای مورد استفاده در سلولهای فتوولتائیک، فوتوکاتالیزور و غیره است. با توجه به خاصیت فوتوکاتالیسیتی آن، TiO2 برانگیخته شده توسط نور میتواند در نابودسازی سلولهای سرطانی موثر باشد و همچنین میتواند به عنوان اندونوکلئاز اسید نوکلئیک، که برای مهندسی ژنتیک اهمیت حیاتی دارد، استفاده شود. علاوه بر این، زمانی که آلاینده مناسب به TiO2 اضافه شود میتواند گزینه مناسبی برای تصویربرداری سلولی، آنالیز بیولوژیکی و تحویل دارو باشد.
تصویربرداری سلولی
اگرچه روشهای تصویربرداری سلولی زیادی وجود دارد، تشخیص غیرتهاجمی و هدفمند بیماری توسط نشانگرهای مولکولی به دلیل تشخیص در مراحل اولیه، منجر به درک بهتر ویژگیهای عملکردی بیماری، پیشبینی و ارزیابی اثربخشی درمان میشود که در نهایت، بهبود قابل توجهی در کل بیماری را در پی خواهد داشت. از آنجایی که مواد با ابعاد نانو رفتار خاصی در محیط زیستی از خود نشان میدهند، مانند طولانی بودن زمان گردش در خون نسبت به مولکولهای کوچک، نفوذ به بافتها، تجمع در بافت تومور، لذا استفاده از نانو مواد در تصویربرداری سلولی پیشرفته میتواند مفید واقع شود. با پیشرفت فناوری نانو، رنگ فلورسنت یا عامل کنتراست رزونانس مغناطیسی توسط نانوذرات، نانولولهها یا نانوپروبهای نشاندار TiO2 با موفقیت برای تصویربرداری سلولی از طریق آنالیز فلورسنت یاMRI تهیه شدهاند.
مهندسی ژنتیک
ارگانیسمها اغلبDNA خارجی یا جهش یافته ناخواسته را دریافت میکنند که ممکن است بر سلامت آنها تأثیر منفی بگذارد. در نتیجه، تصویربرداری و حذف ژنها و محصولات ژنی ناخواسته از اهداف اصلی زیستشناسی مولکولی میباشد. با توسعه سریع مهندسی ژنتیک، تغییر مستقیم ژنوم و وارد نمودن یا حذف قسمتی از DNA امکانپذیر میشود. پانسکو و همکارانش در سال 2003، نانوکامپوزیتهایTiO2-DNA را از الیگونوکلئوتیدهای DNA متصل به نانوذرات TiO2 تهیه کردند. نانوکامپوزیتهای جدیدTiO2-DNA نه تنها ظرفیت فتوکاتالیستی ذاتیTiO2 و زیستفعالی الیگونوکلئوتید DNA را دارند، بلکه دارای خاصیت جدید منحصر به فرد شیمیایی و بیولوژیکی یک اندونوکلئاز القایی نور نیز هستند. هنگامی که نانوکامپوزیتها از طریق نور فعال میشوند، جداسازی بار در نانوذره TiO2 رخ میدهد، که در نهایت منجر به حذف موثر ژنهای معیوب میشود.
نتیجهگیری
در میان فوتوکاتالیستهای نیمههادی اکسیدی، TiO2 به دلیل قدرت اکسیداسیون قوی، پایداری نوری، سمیت کم و دسترسپذیری آسان، بیشترین استفاده را نشان داده است. TiO2 زمانی که توسط نور فعال میشود میتواند علاوه بر سلولهای سرطانی، بسیاری از ارگانیسمهای بیماریزا مانند باکتریها و قارچها را نیز از بین ببرد. پیشرفت ژن درمانی تا حد زیادی به توسعه ابزارهای مهندسی ژنتیک بستگی دارد. TiO2 را میتوان به عنوان یک سیستم حذف کننده ژن ناسالم استفاده کرد که میتواند یک ابزار عالی برای ژن درمانی باشد، علاوه بر این میتواند در قالب حسگرهای زیستی، تصویربرداری سلولی و سیستمهای تحویل دارو کاربردهای بالقوهای در تشخیص زودهنگام و درمان مؤثر بیماریها داشته باشد. در بین کاربردهای زیست پزشکی، تنها ایمپلنتهای TiO2 با موفقیت در ارتوپدی و دندانپزشکی استفاده شده است. بلکه میتوانند فعالیت استخوانزایی ایمپلنتها را افزایش دهند.
د.
منابع
[1] Chen, X., & Mao, S. S.: Chem. Rev. 107, 2891(2007)
[2] Lagopati, N., Evangelou, K., Falaras, P., Tsilibary, E.P.C., Vasileiou, P.V., Havaki, S., Angelopoulou, A., Pavlatou, E.A. and Gorgoulis, V.G.: Pharmacol. Ther. 222, 107795 (2021)
[3]Allison, R.R. and Sibata, C.H.: Photodiagn. Photodyn. Ther. 7, 61 (2010)
[4] Cai, R., Hashimoto, K., Kubota, Y. and Fujishima, A.: Chem. Lett. 21, 427 (1992)
[5] Wang, C., Cao, S., Tie, X., Qiu, B., Wu, A. and Zheng, Z.: Mol. Biol. Rep. 38, 523 (2011)
[6] Yang, J. X., & Wang, X. M.: Zhongguo Zhongyiyao ZaZhi. 32, 281(2007)
[7] Xu, J., Sun, Y., Zhao, Y., Huang, J., Chen, C. and Jiang, Z.: Int. J. Photoenergy. 2007, 1 (2007)
[8] Jańczyk, A., Wolnicka-Głubisz, A., Urbanska, K., Stochel, G. and Macyk, W.: Photochem. Photobiol. B. 92, 54 (2008)
[9] Li, Z., Mi, L., Wang, P.N. and Chen, J.Y.: Z. Li, L. Mi, P. N. Wang and J. Y. Chen, Nanoscale Res. Lett. 6, 356 (2011)
[10] Uddin, M. J., Mondal, D., Morris, C. A., Lopez, T., Diebold, U., & Gonzalez, R. D.: Appl. Surf. Sci. 257, 7920 (2011(
[11] Chandran, P., Sasidharan, A., Ashokan, A., Menon, D., Nair, S., & Koyakutty, M.: Nanoscale. 3, 4150 (2011)
چکیده
دی اکسید تیتانیوم (TiO2) یکی از رایجترین مواد شیمیایی است که به دلیل خواص فوتوکاتالیستی منحصر به فرد، زیست سازگاری عالی، پایداری شیمیایی بالا و سمیت کم، توجه محققان زیست پزشکی را به خود جلب نموده است و پس از اینکه برای اولین بار خاصیت فتوکاتالیستی آب بر روی الکترود TiO2 تحت تابش اشعه فرابنفش (UV) گزارش شد، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفت. کاربردهای زیست پزشکی این نانوماده جذاب را میتوان در گروههای اصلی زیر دستهبندی کرد: درمان فتودینامیک سرطان، سیستم تحویل دارو، تصویربرداری سلولی، حسگرهای زیستی، مهندسی ژنتیک و ساخت ایمپلنت دندانی و اورتوپدی.
درمان فتودینامیک سرطان
در درمان فتودینامیک(PDT) سرطان، یک عامل حساس به نور، که ممکن است به سنتز متابولیک نیاز داشته باشد، وارد تومور میشود سپس توسط نور با طول موج خاص فعال شده و سلولهای سرطانی را تخریب میکند. نانوذراتTiO2 تحت تابش نورUV با طول موج کمتر از nm385 برانگیخته میشوند و جفتهای الکترون- حفره ایجاد میشوند. الکترون - حفرهها میتوانند با یونهای هیدروکسیل یا آب واکنش داده و رادیکالهای اکسیداتیو قدرتمندی تشکیل دهند که قادر به تخریب ساختار باکتریها، قارچها، سلولهای تومور و غیره هستند. برای اولین بار فوجی شیما و همکارانش فعالیت تخریب سلولهای بدخیم توسط الکترود لایه نازکTiO2 را گزارش کردند. آنها سلولهای هِلا را بر روی سطح الکترود TiO2 کشت دادند. هنگامی که الکترود تحت تابش اشعه فرابنفش قرار گرفت، منجر به آسیب غشاء سلول های هِلا شد.
اگر چه اثر ضد سرطانیTiO2 موثر واقع شد، اما سلولهای سالم از این تخریب در امان نمی مانند. ازاینرو، تهیه نانوذرات TiO2 اصلاح شده، به منظور افزایش فعالیت ضد سرطانی انتخابی و کاهش مرگ غیرانتخابی سلول ضروری است بطوریکه بتواند به طور خاص گیرندههای سلولهای سرطانی را شناسایی کرده و با آنها پیوند دهد. اخیراً پروتئینهای آنتیبادی مونوکلونال EGFR) و(CEA با میل ترکیبی بالا بر روی سطح نانوذراتTiO2 تثبیت شده اند.
سیستم دارورسانی
رهاسازی مداوم و کنترل شده دارو از مخازن نانوساختار، که در محل مورد نیاز بدن انسان کاشته شده یا تزریق شده است، ابزاری جذاب برای مصرف منظم دارو در مورد بیماریهای مزمن مانند سرطان و صرع است. بنابراین، دارو را میتوان بر روی سطح TiO2 ترکیب کرد یا در مخزنTiO2 قرار داد و فعالیت آزادسازی کنترل شده پایدار را انجام داد. TiO2 به عنوان یک ماده حامل برای داروهای مختلف، مانند سدیمفنیتوئین والپروئیک اسید، تموزولوماید و دانوروبیسین مورد مطالعه قرار گرفته است. این سیستمهای جدید انتقال دارویTiO2 منجر به بازده تحویل بالا، کنترل دقیق دوز، دورههای زمانی طولانی مدت قرار گرفتن در معرض داروها و کاهش قابل توجه سمیت شده است.
حسگرهای زیستی برای سنجش بیولوژیکی
طراحی و ساخت زیستحسگرهای ساده و حساس الکتروشیمیایی به دلیل کاربردهای گسترده آنها مانند کشف دارو، تشخیص بیماری، نظارت بر محیط زیست و ایمنی مواد غذایی مورد توجه قرار گرفته است. در بین مواد نانو، TiO2 به دلیل زیست سازگاری خوب، رسانایی نسبتاً بالا و پایداری حرارتی و شیمیایی بالا، یک گزینه مناسب برای حسگرهای زیستی به شمار میرود. نتایج بسیاری نشان داد که این حسگرهای زیستی میتوانند مولکولهای بیولوژیکی مانند سازندگان تومور گلوکز (CEA، AFP)، را به صورت کیفی و کمی تجزیه و تحلیل کنند. حسگرهای زیستی TiO2 نه تنها میتوانند به عنوان بستری برای شناسایی مولکولهای بیولوژیکی استفاده شوند، بلکه میتوانند در سنجش جذب سلولی نیز استفاده شوند.
مروری بر کاربردهای مورد پژوهش دی اکسید تیتانیوم در پزشکی
عاطفه طاهرنیا
گروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ملایر
PNUPHY2022
خاصیت فوتوکاتالیستی TiO2