La funzionalità delle nanoparticelle in una serie di applicazioni, compresa la somministrazione di farmaci e la nano-ottica, è spesso dettata dalla loro massa e dimensione. Anche la misurazione simultanea di queste proprietà per la stessa nanoparticella è stata impegnativa.

Ora gli scienziati dell'Università di Melbourne e del Massachusetts Institute of Technology (MIT) hanno scoperto che questa impresa di misurazione può essere eseguita passando le nanoparticelle, nella loro soluzione nativa, attraverso un tubo meccanico economico e semplice.

In un documento pubblicato oggi su Nature Communications, i ricercatori spiegano in dettaglio come hanno fatto la scoperta utilizzando la strumentazione esistente e la nuova matematica.

I semplici bilanci di massa funzionano monitorando la frequenza di un risonatore meccanico. Ma queste bilance possono essere utilizzate anche per misurare le dimensioni? Per rispondere a questa domanda, il team ha studiato come si muovono le nanoparticelle quando vengono poste in un tubo meccanico pieno di fluido che vibra.

Co-autore e ricercatore dell'Università di Melbourne, Dott. Jesse F. Collis, afferma che "mentre le precedenti applicazioni si sono concentrate sul movimento su e giù delle nanoparticelle rispetto al fluido circostante, ci siamo chiesti l'effetto del movimento rotatorio."

Borsista post-dottorato del MIT e co-autore, Georgios Katsikis, ha fatto l'osservazione sperimentale chiave che la vibrazione del tubo può cambiare anche quando il tubo non vibra su e giù.

"Questo mi ha sorpreso. Tutti avevano pensato che nessun movimento su e giù significasse nessun segnale. Volevamo capire cosa c'era dietro questo segnale."

Gli scienziati in precedenza pensavano che se fai galleggiare una nanoparticella in un tubo e la scuoti, la risposta sarebbe proporzionale alla massa della particella. Ma il nuovo studio mostra che, oltre a questa ben compresa risposta, esiste una seconda risposta che è proporzionale alla dimensione della particella.

"Fondamentalmente, la nanoparticella crea un foro nel liquido che altera il flusso del liquido, " Ha detto il dottor Collis. "È questo fenomeno che ci permette di sviluppare una nuova matematica per collegare la vibrazione del tubo al foro, e quindi la dimensione della particella oltre alla sua massa."

I risultati hanno importanti implicazioni per la biotecnologia, dove la conoscenza della dimensione delle particelle può essere utilizzata per aumentare le applicazioni esistenti di massa. I vettori virali nello sviluppo del vaccino possono essere pesati per verificare se il DNA è stato impacchettato con successo all'interno di un virus. Le dimensioni possono fornire informazioni se il virus forma gruppi di aggregati, che riduce l'efficacia del trattamento.

Autori corrispondenti, Professor John Sader (Università di Melbourne) e Professor Scott Manalis (MIT), ha diretto gli aspetti matematici e sperimentali dello studio.

I risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .