HERTZ-GSM

Технологии. Компьютеры. Электроника.

Сочетание с золотом позволяет получить многофункциональные наночастицы

Этот подход к нанотехнологиям можно сравнить с функциональностью швейцарского армейского ножа. Исследователи объединили две наночастицы в один крошечный комплекс, который можно использовать для широкого спектра применений — от медицинских наблюдений до солнечных элементов.

Команда из Вашингтонского университета разработала новую технику. Результатом является первичная структура, которая создаёт многоцелевой инструмент нанотехнологий, который может использоваться для наблюдений за опухолями, приёма лекарств и подачи импульсов тепла.

«Это первый случай, когда полупроводники и металлические наночастицы объединены таким образом, чтобы сохранить функцию каждого отдельного компонента», — говорит ведущий автор Xiaohu Gao, доцент биоинженерии.

В настоящее время основное внимание уделяется медицинским применениям, но исследователи говорят, что многофункциональные наночастицы могут также использоваться в энергетических исследованиях.

Квантовые точки — это флуоресцентные шарики из полупроводникового материала, всего несколько нанометров в поперечнике, небольшая часть длины волны видимого света (нанометр — 1 миллионная сантиметра). В таком крошечном масштабе уникальные оптические свойства квантовых точек заставляют их излучать свет разных цветов в зависимости от их размера. Точки разрабатываются для медицинских наблюдений, солнечных элементов и светодиодов.

Светящиеся золотые наночастицы использовались с древних времен в витражах; в последнее время они разрабатываются для передачи лекарств в организме, для лечения артрита и для типовых медицинских визуализаций, в которых используется инфракрасный свет. Золото также переизлучает инфракрасное излучение и поэтому может использоваться в медицинской терапии для согревания соседних клеток.

Но объедините квантовую точку и золотую наночастицу, и эффекты исчезнут. Электрические поля частиц мешают друг другу, и поэтому они не ведут себя так, как делают это обычно сами по себе. Оба были успешно объединены на некоторой площади, но никогда в одной частице.

Последние результаты, опубликованные в Интернете в журнале Nature Nanotechnology, описывают технологию производства, которая использует белки для окружения ядра квантовой точки тонкой золотой оболочкой, находящейся на расстоянии трёх нанометров, поэтому оптические и электрические поля двух компонентов не мешают друг другу. Вероятно, квантовая точка будет использоваться для флуоресцентной визуализации. Золотую сферу можно использовать для изображений на основе рассеяния, которые в некоторых ситуациях работают лучше, чем флуоресценция, а также для проведения тепловой терапии.

Технология производства, разработанная Гао и соавтором Yongdong Jin, докторантом, является общей и может применяться к другим комбинациям наночастиц, говорят они.

«Мы выбрали сложное дело, — отмечает Гао. «Широко известно, что золото или любой другой металл гасят квантово-точную флуоресценцию, устраняя цель квантовой точки».

Гао и Джин смогли избежать этой проблемы, создав тонкую золотую сферу, которая окружает, но никогда не касается квантовой точки. Они тщательно контролировали разделение между золотой оболочкой и ядром наночастиц с использованием цепей полимера, полиэтиленгликоля. На внешнем слое они добавляли короткие аминокислоты, называемые полигистидинами, которые связываются с заряженными атомами золота.

Использование ионов позволило исследователям построить золотую оболочку размером от двух до трех нанометров, достаточно тонкую, чтобы пропускать примерно половину флуоресценции квантовой точки.

Общий диаметр комбинированной частицы составляет примерно 15-20 нанометров, достаточно маленький, чтобы проскользнуть в ячейку.

Включение золота обеспечивает солидный связующий узел для прикрепления биологических молекул, которые нацелены на определенные клетки, такие, к примеру, как опухолевые клетки. Золото также может потенциально усилить флуоресценцию квантовой точки в пять-десять раз, как это было случаях.

Золотая сфера даёт еще одно преимущество. Золото биосовместимо, одобрено с медицинской точки зрения и не биоразлагается. Таким образом, золотая оболочка может обеспечить прочный нетоксичный контейнер для наночастиц, используемых в организме, говорит Гао.

Исследование проводилось при поддержке национальных институтов здравоохранения, Национального научного Фонда, Фонда Сиэтла и Департамента Биоинженерии Вашингтонского университета.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Защита от спама: *

Подписаться на RSS-ленту

Подпишитесь по e-mail

Архивы