Magnetické nanočastice

Nanočastice sú charakterizované veľkosťou od cca 1 nm do cca 100 nm aspoň v jednom rozmere a určitým priestorovým usporiadaním, môžu vytvárať nanodrôtiky, nanotrubice, nanokompozity a nanovrstvy. Ďalšou zaujímavou charakteristikou je obrovský nárast pomeru plochy povrchu k objemu častíc nanomateriálov (počet atómov vytvárajúcich povrch nanočastíc je nepomerne vyšší než počet atómov vo vnútri častice). Tento pomer veľmi silne ovplyvňuje väčšinu chemických a fyzikálnych väzieb na hraniciach zŕn v materiály. Rozdielne sú tiež väzby nanočastíc so základnou hmotou  kompozitných materiálov. Nakoniec, správanie sa nanočastíc sa neriadi zákonitosťami bežnej fyziky, správanie sa atómov je komplikovanejší a riadi sa kvantovou mechanikou a kvantové javy vedú k úplne novým možnostiam.

Magnetické nanočastice (častice s veľkosťou v  rozmedzí 1 – 100 nm), sa vyznačujú nenulovou hodnotou magnetického momentu. Pod určitou veľkosťou častíc sa nanočastice správajú ako monodomenový systém. Z toho dôvodu sa u nanočastíc stretávame s fyzikálnymi vlastnosťami ako: jav superparamagnetizmu, kvantovanie magnetizácie, preklápanie spinov v monodoménových časticiach. Pre ich unikátne vlastnosti, majú širokú oblasť použitia. Vyznačujú sa vlastnosťami, ktoré nie sú charakteristické pre atómy a ani pre objemné materiály, preto pri ich popise sú základné zákonitosti, ktoré sa aplikujú pri štúdiu atómov alebo objemných materiálov, nedostatočné. Vlastnosti týchto materiálov závisia od veľkosti, tvaru a čistoty. Pre ich vynikajúce fyzikálne, tepelné a mechanické vlastnosti sú využiteľné v elektronike, v biomedicínskych aplikáciách ako biočipy a kontrastné látky.

Nakoľko sa veľká časť lekárskej diagnostiky a samotnej liečby odohráva na mikroskopickej a molekulárnej úrovni, jednou z najvýznamnejších aplikácií nanočastíc je ich použitie v oblasti medicíny.

Podstatou nano-nosičov liečiv je naviazanie lieku priamo na nanočasticu a jej distribúcia priamo do cieľového tkaniva. Ich výhodou oproti bežnému podávaniu liečiv je, že majú rôzne sústavy parametrov, ktoré kontrolujú ich biodistribúciu.

Ilustračné zobrazenie magnetických nanočastíc ako nosiča liečiv

Jednou z  oblastí využitia nanočastíc je diagnostické lekárstvo. Nanomateriály sa využívajú pri zobrazovaní magnetickou rezonanciou (MRI). Nanočastice sa podávajú do ľudského tela a slúžia ako kontrastné média. Spôsobujú lepšie rozlíšenie jednotlivých tkanív, a teda lepší obraz MRI.

Zobrazenie srdca a mozgu  pomocou MRI

Hypertermia je typ nádorovej liečby, pri ktorej je ľudské tkanivo vystavené takej teplote, ktorá ničí a zabíja nádorové bunky. Z hľadiska rozsahu využitia je jednou z najvýznamnejších termoterapeutických metód, pri ktorej sa magnetické kvapaliny vstreknú priamo do nádoru, kde aj ostávajú za pomoci permanentných magnetov, ktoré sú priložené z vonkajšej strany tela k nádoru. Následne sa aplikuje vysokofrekvenčné striedavé magnetické pole, ktoré koloidné častice rozkmitá v dôsledku Brownovho relaxačného procesu. Rozkmitané častice zohrejú nádor pomocou trenia alebo vedením tepla a takto ho ničia priamo.