Peng Zhang y sus colaboradores estudian notablemente, minúsculos racimos de oro y proteína que se autoensamblan y que brillan con un rojo intenso. Y son útiles:los nanoclusters de proteína y oro podrían usarse para detectar metales nocivos en el agua o para identificar células cancerosas en el cuerpo.

"Estas estructuras son muy interesantes pero son muy, muy difícil de estudiar. Probamos muchas herramientas diferentes, pero ninguno funcionó, "dice Zhang, un profesor de la Universidad de Dalhousie.

Pero la espectroscopia de absorción de rayos X sincrotrón, o XAS, hecho en Canadian Light Source y su instalación asociada CLS @ APS, proporcionó la información necesaria para identificar la estructura sorprendentemente elegante de los nanoclusters de proteína de oro brillante.

"Synchrotron XAS es la herramienta perfecta, porque es muy flexible, y puede brindarle información estructural sobre elementos específicos, " él dice.

La estructura de estos grupos ha sido una cuestión de larga data en el campo, en parte debido a sus usos potenciales.

En el laboratorio, Los investigadores han demostrado que la introducción de otros metales en la solución de proteína de oro puede apagar el brillo audaz del nano oro, una propiedad que podría usarse para detectar contaminación por metales en ríos y otros cuerpos de agua. Donde existían metales en una muestra de agua, el nano oro dejaría de brillar.

Aún más emocionantes son las posibles aplicaciones para la salud de estos grupos.

El nano oro y las proteínas son un complemento natural para la tecnología de la salud, Dado que las proteínas son una parte natural del cuerpo humano, y el oro es completamente atóxico (por eso se puede usar para decorar chocolates y se puede encontrar en algunos tipos de aguardiente)

Junto con las proteínas "detectoras" o "enlazadoras" adecuadas, El nano oro brillante podría usarse para visualizar con precisión, por ejemplo, tumores cancerosos. La proteína enlazadora correcta simplemente uniría nanogrados a las células enfermas, que luego podría localizarse con un microscopio de fluorescencia.

Todo esto es posible gracias a la capacidad de brillar del nano oro.

Oro como lo conocemos habitualmente, al por mayor, no brilla o luminiscencia, bajo luz ultravioleta. Agregue proteína como base para los nanoclusters de oro, y brillarán de un rojo brillante bajo la luz ultravioleta. De hecho, el nano oro es un millón de veces más luminiscente que el oro a granel.

Esta luminiscencia de oro es posible gracias a su estructura específica en nanoclusters de proteínas de oro:lo que Zhang describe como una "estructura hermosa y sorprendente" de diez átomos de oro, formando dos anillos entrelazados.

La proteína actúa como una especie de andamio, dándole al oro una estructura fuerte que refuerza su brillo.

Estos grupos pueden autoensamblarse en las condiciones adecuadas, ofreciendo un bajo costo, método de producción de baja energía.

Un nanocluster típico se fabrica con una serie precisa de productos químicos sometidos a pasos específicos, y puede resultar en contaminación. La producción de estos clústeres, por el contrario, no podría ser más sencillo.

El equipo de Zhang calentó una mezcla de un compuesto de oro comercial y proteínas en agua hasta la temperatura corporal, 37C. Y después de 10-20 horas, se formaron los racimos de nano oro luminiscentes. No se requieren otros pasos para crear los grupos luminiscentes.

El proceso se conoce como síntesis química verde, y elimina la contaminación que de otro modo podría estar asociada con estos grupos.

"Usamos el sincrotrón para seguir cómo se forman estas hermosas estructuras dentro de la proteína, ", dice Zhang. La proteína funciona básicamente como un mini reactor, con sus aminoácidos de cisteína uniéndose a las moléculas de oro y dándoles forma. Estos experimentos fueron realizados por Daniel Chevrier, un doctorado estudiante en el grupo de Zhang.

El equipo también creó clústeres de forma más convencional, para verificar su técnica.

"Si no usa proteínas, sí, obtienes una estructura muy similar, pero no ves la fuerte fluorescencia. ¿Qué pasó? ”Pregunta Zhang.

Para responder a esta pregunta, su equipo comparó grupos de oro de producción convencional y autoensamblados, tanto con proteínas como sin ellas.

Usando el sincrotrón, demostraron que la proteína no solo permite el autoensamblaje, pero mantiene los racimos en su lugar.

"Básicamente, la proteína congela el grupo de oro para que no pueda moverse libremente, y luego puedes ver la fuerte fluorescencia, "dice Zhang. Un grupo que se mueve libremente, por el contrario, se retuerce y se mueve, que debilita la fluorescencia.

"Estamos muy entusiasmados con estos nuevos hallazgos. Tanto el oro como las proteínas son materiales muy interesantes y cuando combinas estos dos obtienes algo aún más interesante, y potencialmente útil, "dice Zhang.