Un team di chimici guidato da Rongchao Jin della Carnegie Mellon University ha condotto per la prima volta un intervento chirurgico site-specific su una nanoparticella. La procedura, che consente la precisa personalizzazione delle nanoparticelle, sta per far avanzare il campo della nanochimica.

La tecnica chirurgica sviluppata da Qi Li, l'autore principale dello studio e uno studente laureato del 3° anno nel gruppo Jin, consentirà ai ricercatori di migliorare le proprietà funzionali delle nanoparticelle, come l'attività catalitica e la fotoluminescenza, aumentando la loro utilità in un'ampia varietà di campi, tra cui l'assistenza sanitaria, elettronica e manifattura. I risultati sono stati pubblicati in Progressi scientifici .

"La nanochimica è un campo relativamente nuovo, ha solo 20 anni. Abbiamo corso per raggiungere campi come la chimica organica che hanno più di 100 anni, " disse Jin, professore di chimica al Mellon College of Science. "Da un po' di tempo i chimici organici sono in grado di adattare i gruppi funzionali delle molecole, come personalizzare la penicillina per migliori funzioni mediche, Per esempio. Abbiamo sognato di poter fare qualcosa di simile nella nanoscienza. Lo sviluppo di nanoparticelle atomicamente precise ci ha permesso di realizzare questo sogno".

Per rendere questa "nanochirurgia" una realtà, i ricercatori avevano bisogno di iniziare con nanoparticelle atomicamente precise che potessero essere prodotte in modo affidabile di volta in volta. Il laboratorio di Jin è stato in prima linea in questa ricerca. Lavorando con nanoparticelle d'oro, lui e il suo team hanno sviluppato metodi per controllare con precisione il numero di atomi in ogni nanoparticella, con conseguente nanoparticelle di dimensioni uniformi con ogni lotto. Con particelle affidabili e precise, Jin e colleghi sono stati in grado di identificare le strutture delle particelle, e iniziare a scoprire come quella struttura ha influito sulle proprietà e sulla funzionalità delle particelle.

Con queste nanoparticelle ben definite in mano, Il passo successivo di Jin è stato quello di trovare un modo per adattare chirurgicamente le particelle al fine di saperne di più sulla loro funzionalità e, si spera, migliorare.

Nel loro recente studio, Jin e colleghi hanno eseguito la nanochirurgia su una nanoparticella d'oro composta da 23 atomi d'oro circondati da una superficie protettiva di ligandi in motivi simili a graffette. Utilizzando un metodo di scambio di metalli in due fasi, hanno rimosso due punti S-Au-S dalla superficie della particella. In tal modo hanno rivelato i fattori strutturali che determinano le proprietà ottiche della particella e hanno stabilito il ruolo che la superficie svolge nella fotoluminescenza. In modo significativo, l'intervento ha aumentato la fotoluminescenza della particella di circa 10 volte. La fotoluminescenza svolge un ruolo fondamentale nell'imaging biologico, diagnosi del cancro e tecnologia LED, tra le altre applicazioni.

Jin e colleghi stanno ora cercando di generalizzare questo metodo chirurgico site-specific ad altre nanoparticelle.