A nanotechnológia beláthatatlan távlatokat nyit meg a gyógyításban

– A nanotechnológiát lényegében már a középkorban is alkalmazták, persze, akkor még nem tudták, hogy amit csinálnak, az nanotechnológia; az ólomüveg ablakok, vagy a fény hatására színt váltó Lükurgosz-kupa készítése is ezen alapult – mutatott rá dr. Cserháti Csaba, a Debreceni Egyetem Természettudományi és Technológiai Kar Szilárdtest Fizikai Tanszékének egyetemi docense. Mint kifejtette, a nanométer távolságot jelöl, mégpedig a milliméter egymilliomod részét. Ez 3-5 atomi sík távolsága. Ebben a mérettartományban az anyag máshogy viselkedik, illetve megváltoznak a fizikai tulajdonságai.

– Nanokutatással tudatosan a XX. században kezdtek foglalkozni. 1957-ben Richard Feynman amerikai fizikus mondta azt, hogy az emberek hamarosan képesek lesznek az anyagot atomi szinten manipulálni. 1981-ben készült el az első olyan berendezés, amivel meg lehetett nézni az anyagok felületét úgy, hogy az egyedi atomok láthatóvá váltak. 1989-ben pedig már manipulálni tudták ezt a felületet: felvettek róla egyetlen atomot és áthelyezték máshova – idézte fel e fiatal tudomány történetét Cserháti Csaba a Naplónak.

Gyógyszert visznek be

– A nanotechnológia az, amikor nanométeres méretekben manipuláljuk az anyagot, vagy felhasználjuk azt a tulajdonságát, hogy máshogy viselkedik, mint nagyobb méretében. Szó szerint megváltoznak a tulajdonságai, például lecsökken az olvadáspontja, az aranyé akár felére. Nanoméretű elektronikai alkatrészek vannak mindannyiunk mobiltelefonjában is – magyarázta a kutató. Megjegyezte: 2013-ban egy ilyen alkatrész legkisebb mérete 16, 2019-ben 3 nanométer volt.

„Mi a tanszékünkön az arany nanorészecskéit kutatjuk. Az arany azért fontos anyag, mert biokompatibilis, vagyis nem okoz problémát az ember szervezetében. Felületéhez kapcsolhatunk molekulát, gyógyszert, amit a testbe bejuttatva le tud adni, így segítve a gyógyulást. Vagy például bevihetünk olyan anyagot, ami jelzi, hol van elváltozás a szövetekben.”

– Nemrég spanyol orvosoktól hallottam, hogy a maláriavírus kimutatására szeretnének arany nanorészecskéket használni. Akár egy csepp vérből megmondanák, fertőzött-e valaki ezzel a betegséggel, ami azért is fontos, mert a felmelegedéssel a kórokozók is északabbra terjeszkednek – tette hozzá a docens.

Saját kutatásaikról elmondta, hogy 50-100 nanométer közötti „gömböket” használnak, melyek sajátossága, hogy porózusak, vagyis szivacsos szerkezetűek. Belsejükben 20 nanométeres lyukacskákat 7-10 nanométeres szálak (ligamendumok) választanak el, így rendkívül nagy felülettel rendelkeznek, jóval nagyobbal, mintha tömör gömbök lennének. E hatalmas felülethez pedig – a kutatók reményei szerint – sok gyógyszer vagy egyéb anyag köthető. Mindemellett, ez a méret az infravörös tartományban nyeli el a fényt; így ha a nanorészeket a hozzájuk kötött anyaggal bejuttatják a szervezetbe, majd megvilágítják a testet egy adott helyen, akkor az ott föl tud melegedni, a hő hatására elengedi a gyógyszert, és például elpusztít ott káros sejteket. Az infravörös fény a bőrön keresztül néhány centiméter mélyre is be tud jutni a szervezetbe. Mindez orvosi szempontból hatalmas lehetőségeket tartogat.

Cserháti Csaba arról is beszámolt, hogy az akkori debreceni Kossuth Lajos Tudományegyetemre Beke Rezső professzor hozta be a nanorészecskék kutatásának ötletét a kilencvenes években. „Két dimenzióban” kezdtek; nagyon vékony filmeket rétegeztek egymásra, és ezek viselkedését vizsgálták. Néhány éve fordultak a háromdimenziós technika felé. A saját tanszékükön és a debreceni Atommagkutató Intézettel együttműködésben egyaránt zajlik a kutatás, de szükség esetén, különböző megállapodások alapján Európa más országainak részecskegyorsítóihoz is eljuthatnak.

Mindennapjainkban is

A nanotechnológia elterjedéséhez kifinomult ipari eszközökre, precíz informatikai háttérre is szükség volt; ezekkel olyan, egyébként drága berendezések működtethetők, melyekkel nagyon vékony rétegek állíthatók elő. Az ellenőrzéshez, minősítéshez pedig nagyon nagy teljesítményű, transzmissziós és pásztázó elektronmikroszkópok kellenek. Itt is igaz, hogy minél kisebb objektumot akarunk megvizsgálni, annál nagyobb berendezést kell építeni – jegyezte meg a fizikus.

A nanotechnológia mindennapjaink részét képező alkalmazására példaként említette, hogy Mátészalkán is gyártanak olyan szemüvegeket, melyeknél a lencsét keményítő, valamint UV-szűrő rétegek nanotechnológiával kerülnek a felületre. A jövő távlatait pedig jelezhetik többek közt az „álcaruhákkal” végzett kísérletek.

Mivel nanoméretben megváltoznak az anyag optikai tulajdonságai is, a nanoréteggel bevont ruhák akár láthatatlanná is válhatnak; vagy épp – a jó hőszigetelő hatást kihasználva – melegebbé. A már említett orvosi alkalmazások a kutatások egyik legfontosabb irányát jelentik. Ahogyan a víztisztítás lehetősége is: nagy felületeket vonnak be olyan anyaggal, ami kivonja a vízből a káros baktériumokat.

– Hasonló kísérleteket mi is végzünk: a porózus arany nanorészecskék felületére titán-oxidot juttatunk, amit a baktériumok nagyon nem szeretnek. Ezen keresztüláramoltatva megtisztíthatjuk a vizet a kórokozóktól. Egyébként a vékony titán-oxid-réteget már régóta alkalmazzák a gyógyításban, elsősorban a műtőkben használt eszközök felületén, sterilizáló hatása miatt – mondta Cserháti Csaba.

Szőke Tímea

Cserháti Csaba egyetemi docens, okleveles fizikus, 1989-től a Debreceni Egyetem Szilárdtest Fizikai Intézetének munkatársa. Több külföldi egyetemen volt vendégkutató. Kutatási tevékenysége a szilárdtestekben különböző méretskálán lejátszódó diffúziós, valamint szilárdtest-reakciós jelenségek, elsősorban kísérleti vizsgálata. Az Eötvös Loránd Fizikai Társulat Anyagtudományi szakcsoportjának elnöke, az MTA doktora.