Biyofonksiyonalize
nanomalzemeler, yapay olarak hazırlanan nanoskala malzemelerdir; biyolojik
çevreyle veya nanomodifiye biyolojik bir malzemeyle biyouyumlu olabilecek
şekilde modifiye edilmiş bileşiklerdir.
Yapay olarak
sentezlenmiş malzemeler bazen tıpta kullanılabilir, örneğin erken hastalık teşhisinde,
ilaçların hedef iletiminde veya hasarlı organ ve dokuların onarımında.
Böyle sentetik
nanomalzemelere vücutta spesifik proteinlerle bağlanma kabiliyeti,
agregasyondan korunma, suda daha iyi çözünürlük gibi ilave işlevsellik kazandırmak
için, parçacıkların yüzeyi genellikle kimyasal modifikasyona tabi tutulur.
Mevcut teşhis
teknikleri (magnetik rezonans görüntüleme gibi), sadece bir organın veya
tümörün boyut ve biçiminin görselleştirilmesine izin verir. Biyofonksiyonalize
fluoresans yarı iletken işaretleyiciler (markör) içeren yeni görselleştirme
yöntemleri üzerinde çok umut vericidir çalışmalar yapılmaktadır (Şekil). Markör
yüzeyindeki ligandlar, her yapı için spesifik proteinlerle (karsinom,
kolesterol plakası v.s) etkileşime girer ve bu yapıya tutturulmuş bir markörün
yoğun "ışıltısı", bir paraplazmın yerini ve dokusunu net bir şekilde
görüntülemeye izin verir.
Demir oksit
nanopartiküller hipertermide kullanılabilir (tümörlerin, lokal bir magnetik
alanda ısıtılarak tahrip edilmesi). Demir oksit partiküllerinin yüzeyindeki
fonksiyonel grupların, vücuda enjekte edildiğinde agregasyonu önlemesi, malzemenin
erken çözülmesine engel olması ve partikülleri vücudun etkilenen bölgede hedefe
ulaştırılmasını sağlamaları beklenir. Halen geliştirilmekte olan bir diğer
yöntem, biyolojik olarak işlevsel hale getirilmiş altın nanopartikülleri (bu
tür parçacıkların yoğunlaştığı bölgeleri ısıtmak için bir lazer
kullanılmaktadır) kullanmayı içerir.
Biyofonksiyonalizasyonun diğer bir örneği, kalsiyum fosfat
kaplamaların kullanılmasıdır. Herhangi bir yapay implantın vücuda ‘invazyonu’nu,
çoğu vakada dokuların yabancı maddeyle temas etmesine tepki veren iltihaplanma
süreci izler. Örneğin, titanyum implantlar yüksek kuvveti, hafifliği ve
korozyon direnci nedeniyle ortopedi alanında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Titanyum implantları, biyolojik olarak daha uyumlu hale getirmek için kemik
dokusunun kompozisyonunu taklit eden kalsiyum fosfatlı bir seramik kaplama ile
kaplanır. Bu kaplama malzemenin daha az korozif olmasını ve kemik dokusunun
kolay yanıt vermesini sağlar.
Bir biyofonksiyonalize kuantum dot diyagramı: İç kabuk (shell) partikülü oksidasyondan korur, dış kabuk asılı maddenin kararlılığını ve biyouyumluluğu sağlar, hareketsiz ligandlar biyomoleküllerle spesifik bağlanmayı kontrol eder
