Piccole nanoparticelle possono essere fornite con coloranti e potrebbero essere utilizzate per nuove tecniche di imaging, come dimostrano i chimici e i fisici della Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) in un recente studio. I ricercatori sono stati anche i primi a determinare completamente la struttura interna delle particelle. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rinomata rivista Angewandte Chemie .

Le nanoparticelle a catena singola (SCNP) sono un materiale interessante per applicazioni chimiche e biomediche. Sono creati da una sola catena di molecole che si ripiega in una particella la cui circonferenza misura da tre a cinque nanometri. "Perché sono così piccoli, possono viaggiare ovunque nel corpo umano ed essere utilizzati per un'ampia varietà di scopi, " afferma il professor Wolfgang Binder dell'Istituto di chimica della MLU. Poiché si tratta di una nuova area di ricerca, alcune domande rimangono ancora senza risposta. Fino ad ora, Per esempio, la struttura interna delle particelle era stata solo assunta, ma non finalmente risolto.

Dopo che Binder e il suo team hanno sviluppato nuove nanoparticelle a catena singola che potrebbero essere utilizzate in medicina, volevano saperne di più sulla loro struttura. "Abbiamo concluso che le nanoparticelle che abbiamo sviluppato devono avere uno speciale, struttura interna, " dice Binder. Per stabilire questo, ha contattato i colleghi dei dipartimenti di chimica e fisica della MLU. Utilizzando una combinazione di risonanza di spin elettronico e spettroscopia di fluorescenza, gli scienziati sono stati in grado di visualizzare per la prima volta la struttura di un SCNP. "Formano una sorta di nano-tasca che può proteggere un colorante o altre molecole, " spiega Binder. I loro risultati sono in linea con le ipotesi precedenti sulla possibile struttura spaziale all'interno di particelle così minuscole.

L'obiettivo del gruppo di ricerca di Binder è sviluppare nanoparticelle per test diagnostici. Però, produrre le nanoparticelle è un compito complesso. "Devono essere virtualmente invisibili al corpo, " spiega Justus Friedrich Hoffmann, un dottorato di ricerca studente nel gruppo di ricerca di Binder. Non possono essere distrutti dal sistema immunitario del corpo e devono anche avere i giusti siti di legame interni in modo che un colorante o un'altra molecola possano essere immagazzinati e protetti. Inoltre, devono essere solubili in acqua in modo che possano essere trasportati attraverso il flusso sanguigno. "Spesso formano grossi cespi, ma ora siamo stati in grado di produrre singole particelle, " dice Hoffmann. Hanno usato un trucco chimico per condensare la catena nella forma desiderata.

La tintura, che viene incorporato durante il processo di fabbricazione, deve essere utilizzato per le cosiddette immagini fotoacustiche. La procedura rappresenta un'alternativa alla tomografia computerizzata ma senza le pericolose radiazioni. Permette di guardare diversi centimetri in profondità nei tessuti dall'esterno del corpo. Normalmente il colorante viene rapidamente distrutto dal corpo, dice Legante. Le minuscole nanoparticelle proteggono il colorante, che potrebbe essere utilizzato, Per esempio, nella visualizzazione di tumori in cui entrerebbe attraverso i vasi sanguigni.

Gli SCNP possono essere utilizzati in un'ampia varietà di altre applicazioni, pure. Ad esempio, potrebbero essere usati come nanoreattori in cui avvengono reazioni chimiche.