Блеск золота может отражать не только красоту, свойственную этому металлу, но и много большее, как считают исследователи из MIT (Massachusetts Institute of Technology – Массачусеттский технологический институт, США). Группа адъюнкт-профессора Кимберли Хамад-Шифферли (Kimberly Hamad-Schifferli) работает над проблемами использования наночастиц золота в виде стержней для борьбы с раковыми заболеваниями, доставки лекарственных препаратов и многими другими.

При использовании наностержней золота исследователи всегда встречают одну и ту же проблему, которую необходимо решить прежде чем удасться использовать весь потенциал наночастиц этого благородного металла. Проблема заключается в том, что поверхности маленьких частичек покрыты защитгным слоем химического соединения, которое является побочным продуктом процесса синтеза (наностержни получают прямым химическим синтезом) и блокирует все попытки разработчиков создания наностержней с желаемыми свойствами.

Химия поверхности является ключевой проблемой ко всему. Для того, чтобы все столь важные приложения нанозолота заработали, необходимо решить задачу взаимодействия с поверхностным слоем.

Группа исследователей MIT, возглавляемая адъюнкт-профессором биологического и механического инжиниринга Кимберли Хамад-Шифферли (Kimberly Hamad-Schifferli) в этом месяце опубликовала две работы, посвященные вопросам манипуляции поверхностями наностержней, которые могут быть полезны исследователям при проектировании наностержней со специфическими полезными функциями. Наностержни золота, описанные в работах, представляют собой маленькие золотые цилиндры с высотой порядка 40 нм и шириной порядка 10 нм.

Наностержни золота

Исследователи из MIT работают над модификацией этих наночастиц золота с тем, чтобы они могли быть использованы для доставки лекарств или анти-опухолевых устройств внутри организма

Наностержни отличаются от традиционных сферических наночастиц золота тем, что они могут поглощать инфракрасное излучение. Это означает, что они, находясь в организме, теоретически могут быть активированы инфракрасным лазером без повреждения окружающих клеток, которые инфракрасное излучение не поглощают. К сожалению, органическая молекула под названием CTAB (Cetrimonium bromide), о которой говорилось выше, обволакивая наностержни золота, препятствует поглощению излучения и присоединению к наностержням других молекул для доставки (например, лекарственный препарат или ДНК) .

Исследования, проведенные группой Кимберли Хамад-Шифферли, показали, каким образом молекулы CTAB влияют на поглощение тепла. Исследователи определили, как можно удалить CTAB и заменить эти молекулы другим органическим веществом. В первой из опубликованных работ («Probing the Gold Nanorod−Ligand−Solvent Interface by Plasmonic Absorption and Thermal Decay», Journal of Physical Chemistry C, 2008, Aug.12, можно найти здесь) авторы показали, что низкие концентрации CTAB ускоряют рассеяние тепла при облучении наностержней инфракрасным лазером. При высокой концентрации CTAB рассеяние тепла в окружающую среду замедляется. Такая информация может помочь ученым при проектировании наностержней, которые будут способны сжигать клетки раковых опухолей, будучи активированы инфракрасным излучением.

Во второй статье, также опубликованной в интернет-версии журнала Langmuir от 22 августа («Ligand Customization and DNA Functionalization of Gold Nanorods via Round-Trip Phase Transfer Ligand Exchange», можно найти здесь), авторы продемонстрировали, как можно заместить молекулу CTAB более нейтральной или более полезной молекулой, например, молекулой сернистого органического вещества, известного как тиол. Такая молекула плотно прилегает к золотому наностержню и не вызывает отторжения или отслоения инородных тел как CTAB. В частности, другие молекулы, такие как ДНК, могут быть легко «прицеплены» к молекуле тиола.

Результаты этих химических исследований являются очень важными для понимания основ разработки наностержней золота. Интерфейс наностержней является в настоящее время самым узким местом всех приложений наночастиц золота. Группа проф. Хамад-Шифферли предполагает в самое ближайшее время получить наностержни золота, которые будут способны транспортировать молекулы ДНК, сконструированные для специальной функции, в клетки, предназначенные для преобразования, например, для остановки производства протеина, которого в данный момент в избытке.

Работу финансируют: Научно-Исследователький Совет Норвегии, Союз Ford-MIT и Национальный Научный Фонд США.

Дополнительная информация:

• http://web.mit.edu/…od-0822.html

Евгений Биргер