Le nanoparticelle plasmoniche sono estremamente sensibili alla luce, e anche la più piccola quantità può causare il riscaldamento di queste particelle. Gli scienziati stanno ora cercando di utilizzare nanoparticelle plasmoniche nella terapia del cancro in cui l'energia luminosa viene convertita in calore per uccidere le cellule tumorali. Il vantaggio di tale trattamento è che non provoca effetti collaterali comuni alla chemioterapia. Mingyong Han dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering e collaboratori hanno ora sviluppato nanocroci plasmonici d'oro che sono particolarmente adatti per eliminare le cellule tumorali nella terapia del cancro. Il team ha dimostrato l'utilità di questi nanocross utilizzandoli per uccidere le cellule tumorali del polmone umano.

Generalmente, le nanostrutture metalliche hanno una particolare frequenza alla quale la luce eccita gli elettroni vicino alla loro superficie. Il movimento collettivo degli elettroni, o risonanza, nel metallo è ciò che converte l'energia luminosa in calore. La lunghezza d'onda alla quale si verifica la risonanza dipende fortemente dalle dimensioni e dalla forma delle nanostrutture.

Per applicazioni biomediche, le nanostrutture dovrebbero essere efficaci indipendentemente dalla direzione da cui vengono illuminate. Per di più, le nanostrutture dovrebbero essere efficienti nell'assorbire le lunghezze d'onda del vicino e medio infrarosso perché il tessuto è trasparente alla luce di queste lunghezze d'onda.

Sulla base di questi requisiti, i ricercatori hanno deciso di realizzare nanocroci d'oro (vedi immagine). In sintesi normale, però, l'oro di solito cresceva nella forma dei nanotubi. Per fabbricare nanocroci, i ricercatori hanno aggiunto ioni di rame alla soluzione di crescita. L'incorporazione di piccole quantità di rame ha causato un gemellaggio della struttura cristallina dell'oro, che a sua volta ha portato alla crescita delle braccia laterali dalle sfaccettature di cristallo. “L'esclusiva struttura in oro a forma di croce consente all'eccitazione multidirezionale di ottenere una forte risonanza plasmonica nella regione del vicino e medio infrarosso. Ciò riduce notevolmente la potenza del laser necessaria per la terapia fototermica del cancro rispetto ai nanobarre, "dice Han.

I ricercatori hanno testato le prestazioni delle loro nanocroci d'oro modificando le loro superfici e legandole alle cellule tumorali polmonari umane. Quando irradiato con luce laser nel vicino infrarosso di potenze relativamente modeste di 4,2 W/cm ² per 30 secondi, tutte le cellule cancerose sono state uccise. I ricercatori stanno ora pianificando di testare l'efficacia dei nanocroci d'oro su modelli animali in esperimenti futuri.

Sono possibili anche altre applicazioni dei nanocroci d'oro, compreso l'imaging fototermico, in cui piccole quantità di luce vengono convertite in calore locale, o la sterilizzazione delle superfici. “Nella nostra ricerca attuale, stiamo studiando nanoincroci d'oro per la distruzione fototermica di superbatteri su biofilm, "dice Han.