Nanodiamanty a tenké diamantové filmy sľubujú nové možnosti v biomedicíne – od cielenej dopravy liekov po zobrazovanie a senzoriku. Vďaka výnimočným vlastnostiam uhlíka v diamantovej forme sú stabilné, biokompatibilné a jednoducho upraviteľné. Prednáška ponúkla prehľad princípov, praktických príkladov aj výziev na ceste k ich klinickému využitiu.
Podnadpis 1
Nanodiamanty sú uhlíkové nanočastice s diamantovou mriežkou sp3, typicky veľké jednotky až desiatky nanometrov. Tvrdosť a chemická odolnosť dopĺňajú tzv. NV centrá (dusíkové vakancie), ktoré im dávajú jedinečnú optickú a magnetickú citlivosť. V porovnaní s inými uhlíkovými nanomateriálmi vykazujú nízku toxicitu a ich povrch možno ľahko funkcionalizovať na naviazanie liekov či biomolekúl. Podobné vlastnosti poskytujú aj tenké diamantové filmy, ktoré tvoria kontinuálne povlaky na povrchoch medicínskych materiálov.
Ich fluorescencia je stabilná a nevyhasína ani pri dlhodobom ožarovaní, čo je dôležité pre sledovanie dejov v bunkách. Vďaka veľkej ploche povrchu a nastaviteľnej chémii sú stabilné v prostredí tela a vedia interagovať s rôznymi biomolekulami. Tieto vlastnosti uľahčujú integráciu do diagnostických, zobrazovacích aj terapeutických systémov.
Podnadpis 2
V doručovaní liekov sa nanodiamanty využívajú pre veľký povrch a možnosť pripojenia funkčných skupín, ktoré umožnia cielené uvoľňovanie. Boli použité na transport chemoterapeutika doxorubicínu priamo do nádorov a na prenos nukleových kyselín so zníženou degradáciou pri génovej terapii. Výsledkom môže byť vyššia účinnosť liečiva a menej nežiaducich účinkov vďaka presnejšiemu zacieleniu.
V biozobrazovaní a diagnostike je kľúčová jasná a odolná fluorescencia NV centier, vhodná aj na dlhodobé snímanie. Tie isté centrá umožňujú kvantové snímanie fyzikálnych veličín, napríklad cez meranie relaxačných časov, ktoré sa menia pri lokálnom „magnetickom šume“. V praxi to ukázal experiment s mikroRNA: ióny mangánu viazané na negatívne nabitú mikroRNA menili relaxáciu NV centier na povrchu diamantovej vrstvy, čo umožnilo sledovať prítomnosť molekúl v mikrofluidickom zariadení. Po pridaní chelatačného činidla sa signál vrátil na základnú úroveň a dosiahla sa citlivosť až na pikomolárne koncentrácie.
Podnadpis 3
Tenké diamantové filmy možno pripraviť plazmovou CVD metódou aj na trojrozmerných objektoch, čím sa vytvárajú odolné a biokompatibilné povlaky. Úpravou povrchovej terminácie (napr. kyslík, vodík) a topografie sa dá riadiť priľnavosť a rast buniek, napríklad uprednostniť osteoblasty pred fibroblastmi. V tkanivovom inžinierstve tak diamant zvyšuje pevnosť nosných štruktúr a v implantátoch môže prispieť k anti‑mikrobiálnym vlastnostiam, trvácnosti a zníženiu zápalu.
Medzi hlavné výzvy patria škálovanie výroby s jednotnými vlastnosťami, nejasné dlhodobé bezpečnostné profily vrátane akumulácie v tele a vysoké náklady. Budúci vývoj smeruje k efektívnejšej syntéze a k aplikáciám v reálnom čase – od diagnostiky až po sledovanie jednotlivých molekúl. Perspektívy zahŕňajú neuroterapie, theranostiku a multifunkčné zariadenia spájajúce zobrazovanie so zákrokom. K prechodu do praxe však bude potrebná štandardizácia, robustné testovanie a zníženie nákladov.
