(Phys.org) —Gli effetti macroscopici di alcune nanoparticelle sulla salute umana sono stati a lungo chiari a occhio nudo. Ciò che manca agli scienziati è la capacità di vedere i movimenti dettagliati delle singole particelle che danno origine a quegli effetti.

In uno studio pubblicato di recente, gli scienziati del Virginia Tech Carilion Research Institute hanno inventato una tecnica per l'imaging della dinamica delle nanoparticelle con risoluzione atomica poiché queste dinamiche si verificano in un ambiente liquido. I risultati permetteranno, per la prima volta, l'imaging di processi su scala nanometrica, come l'inglobamento di nanoparticelle nelle cellule.

"Siamo rimasti sbalorditi nel vedere la mobilità ad ampio raggio in oggetti così piccoli, " ha detto Deborah Kelly, un assistente professore presso il Virginia Tech Carilion Research Institute. "Ora abbiamo un sistema per osservare i comportamenti delle nanoparticelle terapeutiche a risoluzione atomica".

Le nanoparticelle sono fatte di molti materiali e sono disponibili in diverse forme e dimensioni. Nel nuovo studio, Kelly e i suoi colleghi hanno scelto di fare delle nanoparticelle d'oro a forma di bastoncino le stelle dei loro nuovi film molecolari. Queste nanoparticelle, all'incirca delle dimensioni di un virus, sono usati per trattare varie forme di cancro. Una volta iniettato, si accumulano nei tumori solidi. La radiazione infrarossa viene quindi utilizzata per riscaldarli e distruggere le cellule cancerose vicine.

Per osservare da vicino le nanoparticelle d'oro in azione, i ricercatori hanno realizzato una camera microfluidica a tenuta di vuoto premendo due chip semiconduttori di nitruro di silicio insieme a un distanziatore di 150 nanometri nel mezzo. I microchip contenevano finestre trasparenti in modo che il raggio di un microscopio elettronico a trasmissione potesse passare per creare un'immagine su scala atomica.

Utilizzando la nuova tecnica, gli scienziati hanno creato due tipi di visualizzazioni. Il primo includeva immagini delle strutture atomiche delle singole nanoparticelle a 100, Ingrandimento di 000 volte:le immagini con la più alta risoluzione mai scattate di nanoparticelle in un ambiente liquido.

La seconda visualizzazione era un film catturato a 23 anni, Ingrandimento di 000 volte che ha rivelato i movimenti di un gruppo di nanoparticelle che reagiscono a un fascio di elettroni, che imita gli effetti della radiazione infrarossa utilizzata nelle terapie contro il cancro.

Nel film, le nanoparticelle d'oro possono essere viste surfare onde di marea su scala nanometrica.

"Le nanoparticelle si sono comportate come granelli di sabbia concentrati su una spiaggia da onde che si infrangono, " ha detto Kelly. "Pensiamo che questo comportamento possa essere correlato al motivo per cui le nanoparticelle si concentrano nei tumori. Il nostro prossimo esperimento sarà inserire una cellula cancerosa per studiare gli effetti terapeutici delle nanoparticelle sui tumori".

Il team sta anche testando la risoluzione del sistema microfluidico con altri reagenti e materiali, avvicinando i ricercatori alla visualizzazione dei meccanismi biologici vivi in ​​azione ai massimi livelli di risoluzione possibili.

Lo studio è apparso in Comunicazioni chimiche nell'articolo "Visualizzazione della mobilità delle nanoparticelle in liquidi a risoluzione atomica".