Наноразмерный контейнер для транспортировки лекарственных препаратов в живом организме
Исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (США) создали разработку формирования золотых наноразмерных «коробочек» с полимерным покрытием, каковые смогут раскрываться под действием излучения ближней ИК-области спектра.
Процесс получения таких «коробочек» очень сложен. На начальной стадии методом осаждения атомов серебра из нитрата AgNO3 формируются кубические серебряные кристаллы. После этого все восемь вершин кубов усекаются, и кристаллы нагреваются в тетрахлороаурате (III) водорода HAuCl4.
Ионы Au «отнимают» электроны у атомов серебра, благодаря чего в центрах кубов неспешно формируется полость, а их поверхность покрывается золотой пленкой.
Кое-какие электроны в созданных золотых наночастицах не связываются с конкретными атомами и составляют вольный электронный газ. При попадании излучения на эти электроны и поверхность смогут выполнять коллективные колебания, формируя так называемый поверхностный плазмон; возбуждение плазмона соответствует определенной резонансной частоте.
Ученых более всего интересовали длины волн излучения, лежащие в промежутке 750–900 нм: как раз тут, в ближней ИК-области спектра, излучение может попадать на достаточную глубину в живые ткани. Изменяя толщину стенок «коробочки», исследователи достигли нужной резонансной частоты, а манипуляции с размерами наночастиц разрешили максимально расширить долю энергии излучения, которая поглощается на данной частоте.
Разрез наноразмерной золотой «коробочки» (иллюстрация Юнань Ся)
Поглощенная энергия преобразуется в тепловую. Стены «коробочек» авторы покрыли слоем полимера (поли-N-изопропилакриламида)), что при нагревании ведет себя достаточно необычно. В случае если температура не превышает определенного (критического) значения, полимерные цепи вытягиваются в окружающее наночастицу пространство, закрывая все отверстия и предохраняя «груз» от выпадения.
С увеличением температуры полимер получает гидрофобные особенности, цепи «сжимаются», поры раскрываются, и содержимое попадает наружу.
Чтобы испытать собственную разработку, исследователи поместили наночастицы в раствор красителя и, помешивая его, нагрели до температуры, превышающей критическую. После этого температуру понизили, и на «коробочки» было направлено лазерное излучение ближней ИК-области спектра; частицы красителя тут же высыпали наружу. В двух вторых опытах место красителя занимали противораковый препарат доксорубицин и фермент, что способен уничтожать бактерии; эти опыты кроме этого завершились успехом.