Nanocząstki dodane do jakiegokolwiek roztworu mają tendencję do łączenia się w łańcuchy bądź w większe grupy zwane klastrami w tzw. aglomeracji. Jest to zjawisko ważne, ponieważ klastry odgrywają istotną rolę w ustaleniu właściwości roztworów nanocząsteczkowych m.in. toksyczności, trwałości roztworów tego typu w środowisku, wydajności w procesach biomedycznych. Aby stwierdzić jak działa roztwór nanocząsteczkowy, konieczny jest więc pomiar klastrów i stopnia aglomeracji.

Uczeni z amerykańskiego National Institute of Standards and Technology (NIST) wynaleźli metodę zarówno pomiarów dystrybucji klastrów w roztworze oraz ustalenia wielkości cząstek na podstawie absorpcji światła. Metoda ta jest ważna zwłaszcza dla zastosowań nanocząsteczek w czujnikach biologicznych np. mierzących stopień przenikania antybiotyku do zakażonej tkanki.

Jak stwierdził w pracy opublikowanej ACS Nano jeden ze współautorów badań, Justin Zook, inżynier biomedyczny z NIST, jednym z najnowszych zastosowań nanocząsteczek o dokładnie określonej strukturze klastrów mogą być ultraczułe testy ciążowe. Nanocząsteczki złota mogą w nich być pokryte przeciwciałami dla hormonów wytwarzanych przez zarodek zaraz po zapłodnieniu. Wiążą się one wtedy z hormonami i formują duże klastry, odmienne we własnościach optycznych od innych nanocząsteczek. Jednak dla takich pomiarów trzeba ustalić optymalną wielkość nanocząsteczek, aby można było łatwo określić zmiany absorpcji światła w klastrach.

Naukowcy z NIST stworzyli roztwór nanocząsteczek złota w standardowej kulturze komórkowej. Nanocząsteczki zaczęły tworzyć klastry. Ich wzrost został powstrzymany przez dodanie do roztworu czynnika stabilizującego. Badacze użyli wtedy techniki ultrawirowania analitycznego (AUC) do jednoczesnego posortowania klastrów według rozmiarów i pomiarów ich absorpcji światła.

Ultrawirówki podziałały na klastry - mniejsze i lżejsze oddzielały się bardzo powoli, podczas kiedy większe i cięższe szybko znalazły się na granicy roztworu. Poszczególne frakcje przelano do osobnych próbników i zbadano absorpcję światła notując zarówno kolor, jak i częstotliwość. Im większe klastry, tym więcej światła absorbowały przy niskich częstotliwościach. Pomiar zależności absorpcji od częstotliwości pozwolił określić jaka jest zależność pomiędzy wielkością klastrów, a światłem absorbowanym przy poszczególnych częstotliwościach.

Wdrożenie tej techniki absorpcji spektralnej pozwoli na dokładne określanie wielkości klastrów nanocząsteczek; poprzednie pomiary ich wielkości przy użyciu światła pozwalały tylko uogólniony pomiar absorpcji roztworze bez określania wielkości klastrów. Zastosowanie AUC umożliwia pomiar częstości dystrybucji wszystkich klastrów, bez błędów, które mogły wywoływać inne cząsteczki w roztworze np. białka. Technika ta ma być przystosowana do użytku komercyjnego w przyszłym roku.

PAP - Nauka w Polsce

mmej/ tot/bsz