Bizmut jest prawdopodobnie najlepiej znanym pierwiastkiem w medycynie stosowanym między innymi jako bionieorganiczne leki przeciwdrobnoustrojowe i przeciwnowotworowe. Medykamenty oparte na bizmucie mają silną pozycją jeśli chodzi o leczenie chorób układu pokarmowego. Stosowany jest również w kosmetyce oraz do innych zastosowań w medycynie. Chemik Lon Wilson oraz jego współpracownicy umieścili związki bizmutu w nanorurkach węglowych o pojedynczych ściankach, w celu otrzymania skuteczniejszego środka kontrastowego do skanerów tomografii komputerowej (CT).
Ilustracja powyżej ukazuje bizmut syntetyczny który bynajmniej nie jest tworem cywilizacji azteków sądząc po kształtach a rezultatem syntezy sztucznej w laboratorium. Nazwa pierwiastka wywodzi się z języka niemieckiego “weissmut” oznaczający “białą masę”. Pierwiastek ten zawdzięcza swoją piękną opalizację cienkiej powłoce tlenkowej w wyniku utleniania w atmosferze. Metal znany już od starożytności niestety często mylony z ołowiem, cyną bądź cynkiem. Jak już wcześniej wspomniano stosowany jest w medycynie i kosmetyce, ale także do produkcji niskotopliwych stopów z ołowiem, cyną i kadmem, znajduje zastosowanie również w czujnikach ognia i bezpiecznikach elektrycznych. Natomiast jedno z ciekawszych zastosowań bizmutu zaproponowało Rice University…..
To nie pierwszy raz kiedy bizmut został przetestowany pod kątem użyteczności w badaniach tomograficznych, a zespół Wilsona eksperymentuje od lat ze środkami kontrastującymi do skanerów obrazujących metodę rezonansu magnetycznego (MRI) na bazie nanorurek wszelakiego rodzaju. Jednak że po raz pierwszy ktokolwiek zdołał połączyć skutecznie bizmut i nanorurki obrazując pojedyncze komórki. Eksperymenty potwierdzają teorię. W badaniach z wykorzystaniem komórek szpiku kostnego świni, naukowcy stwierdzili iż otrzymane zdjęcia są jaśniejsze i bardziej czytelne, niż w przypadku stosowania konwencjonalnych środków kontrastowych na bazie jodu. Kapsułki stosowane w tym celu są wykonane w procesie chemicznym który tnie i oczyszcza nanorurki, a następnie miesza wraz z nimi chlorek bizmutu w roztworze z którego w miarę upływu czasu formują się nanorurki z inkluzją bizmutu. Wielkość kapsułek wynosi od 20 do 80 nanometrów, a ich średnica to około 1,4 nm. “Dzięki temu są wystarczająco małe aby przenikać do odpowiednich komórek gdzie ulegają agregacji w kępki rzędów 300nm. Uważamy że surfakant otrzymujący je w środowisku biologicznym pozostaje na zewnątrz gdy nanorurki przekroczą membrany komórkowe. Kompleksy nanorurek i bizmutu są lipofilowe, dlatego też gdy znajdą się w komórce nie sklejają się.” – powiedział Lon Wilson.
Nanorurki zawierające bizmut mają zdecydowaną przewagę nad powszechnie stosowanymi środkami na bazie jodu. Bizmut jest ciężkim pierwiastkiem w dolnej części tablicy Mendelejewa, dlatego skuteczniej ugina promieniowanie rentgenowskie. Powierzchnie nanorurek mogą być modyfikowane w cale zwiększenia biozgodności a także aby ukierunkować je na konkretny typ komórek. Laboratorium Rice pracuje obecnie nad podwojeniem ilości bizmutu w nanorurkach, a jeśli to się uda będą prowadzone prace nad umieszczeniem Gadolinu (Gd) tworząc dwutorowy środek kontrastowy.
Źródła:
[1] Bismuth by David Abercrombie, flickr.com, CC BY 2.0
[2] Journal of Materials Chemistry B, Bismuth US-tubes as a potential contrast agent for X-ray imaging applications, J. Mater. Chem. B, 2013,1, 4792-4800, DOI: 10.1039/C3TB20742K, Eladio Rivera, Lon Wilson
[3] http://www.node81.tsi.net.pl/chemia/Bi.html | 05.09.2013