Nanopartiklar kan en dag komma till undsättning av människor som utsätts för kemiska, biologiska eller radiologiska risker. Argonne forskare i ett tidigt utprovning av ett system som skulle rena blodet av föroreningar med hjälp av små magnetiska partiklar och en bärbar, extern magnetisk separator. Nuvarande metoder för rengöring av blod av radioaktivt och annat farligt material i huvudsak är begränsade till dialys och filtrering tekniker, sade Michael D. Kaminski av Argonne Chemical Engineering Division. Kaminski är att utveckla det nya systemet med Axel J. Rosengart vid University of Chicago. Tyvärr är aktuella medicinska rutiner för att avgifta blod begränsad till endast ett fåtal typer av toxiner, drastiskt begränsa behandlingsalternativ för utsatta offer. Även flera viktiga brister finns med nu tillgänglig teknik. Behandlingar kan ta flera timmar att slutföra, kräva att omsättning och filtrering av stora mängder blod, är ganska ineffektiva på att ta bort gifter och kan vara riskabelt för patienten. Av dessa skäl är aktuella metoder oftast begränsas till patienter med njursvikt och vissa typer av överdos. Alternativa behandlingar finns, sådana antikroppar och kelater - ämnen som kombinerar med och neutralisera gifter. Dessa behandlingar kan användas för vissa typer av gifter, men är inte effektiva. Dessutom kan de orsaka allvarliga biverkningar, såsom allergiska reaktioner och organsvikt. "Det bästa som läkarna kan göra för de flesta Biohazard exponering är stödjande behandling," Kaminski sagt. "Detta nya system ska utformas så att direkt ta bort giftiga ämnen från blodet -. Snabbt och effektivt" Det biohazard avgiftning systemet tänkt med Kaminski och Rosengart kommer att använda biologiskt nedbrytbara nanopartiklar mellan 100 och 5000 nanometer (en nanometer är en tio-miljondels centimeter) i storlek - liten nog att passera genom små blodkärl och ändå tillräckligt stor för att undvika att filtreras blodomloppet via njurarna. Partiklarna kommer att innehålla ett magnetiskt järn förening och kommer att vara belagd med en typ av polyetylenglykol, vilket hindrar dem från att bli attackerade av vita blodkroppar. Partiklarna kommer att innehålla ett specifikt protein som binder till en specifik toxisk agent. Partiklarna skulle intravenöst injiceras i patienten och cirkulera runt i blodomloppet, där de gifter skulle binda till nanopartiklar-antitoxin ytor. För att sedan ta bort nanopartiklar och bifogade toxiner, ett litet dubbla kanaler shunt (liknande utbytestransfusion rör) in i en arm eller ett ben artär skulle cirkulera blod till och från en extern magnetisk separator. Inom separator, skulle blodflödet genom en förgrening utbud av små rör, där starka magneter skulle immobilisera järn-baserade partiklar. Renade blodet skulle fortsätta att flöda genom rören och tillbaka in i kroppen. Senaste tester på råttor visade systemets löfte. Forskarna används pepparrotsperoxidas, ett enzym som vanligen används i biologi experiment för att simulera ett toxin. Nanopartiklarna gjordes av magnetit, en starkt magnetisk mineral, inkapslade i polystyren sfärer. Olika nanopartiklar storlek och sammansättning har testats, nivån för "gift" i råttornas blodomlopp minskade med 50 procent i en halvtimme eller mindre. "Även om den omedelbara fokus forskningscentrum på sannolika biologiska, kemiska och radiologiska gifter krigföring, skulle tekniken kunna utvidgas till andra sjukdomstillstånd," sade Rosengart. Systemet kan låna sig till droger och medicinering överdos nödsituationer, till exempel, eller behandling av olika kroniska eller akuta sjukdomar. Grunden för detta arbete lades förra året när Kaminski, Rosengart och deras kollegor genomfört en liten undersökande forskningsprojekt som ledde direkt till detta större DARPA-finansierade forskningsprogram. Framtida forskning kommer att inriktas på att bestämma den optimala nanopartiklar sammansättning, att hitta olika typer av receptorer att binda till olika gifter och utveckla ett kompakt yttre separator som kan användas av räddningspersonal. |