Las nanopartículas plasmónicas son extremadamente sensibles a la luz, e incluso la menor cantidad puede hacer que estas partículas se calienten. Los científicos ahora están tratando de usar nanopartículas plasmónicas en la terapia del cáncer, mediante las cuales la energía de la luz se convierte en calor para matar las células cancerosas. La ventaja de tal tratamiento es que no causa efectos secundarios que son comunes a la quimioterapia. Mingyong Han del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus colaboradores ahora han desarrollado nanocruces plasmónicos de oro que son particularmente adecuados para eliminar las células cancerosas en la terapia del cáncer. El equipo demostró la utilidad de estas nanocruzas usándolas para matar células de cáncer de pulmón humano.

En general, Las nanoestructuras metálicas tienen una frecuencia particular a la que la luz excita los electrones cerca de su superficie. El movimiento colectivo de electrones, o resonancia, en el metal es lo que convierte la energía luminosa en calor. La longitud de onda a la que se produce la resonancia depende en gran medida del tamaño y la forma de las nanoestructuras.

Para aplicaciones biomédicas, las nanoestructuras deben ser efectivas sin importar desde qué dirección estén iluminadas. Es más, las nanoestructuras deberían ser eficientes para absorber longitudes de onda del infrarrojo cercano a medio porque el tejido es transparente a la luz de estas longitudes de onda.

Basado en estos requisitos, los investigadores decidieron hacer nanocruces de oro (ver imagen). En síntesis normal, sin embargo, el oro por lo general crecería en la forma de nanobarras. Para fabricar nanocruces, los investigadores agregaron iones de cobre a la solución de crecimiento. La incorporación de pequeñas cantidades de cobre provocó un hermanamiento de la estructura cristalina del oro, lo que a su vez llevó al crecimiento de los brazos laterales a partir de las facetas del cristal. “La estructura única de oro en forma de cruz permite la excitación multidireccional para lograr una fuerte resonancia plasmónica en la región del infrarrojo cercano y medio. Esto reduce en gran medida la potencia del láser necesaria para la terapia fototérmica del cáncer en comparación con las nanovarillas, ”Dice Han.

Los investigadores probaron el rendimiento de sus nanocruces de oro modificando sus superficies y uniéndolas a las células de cáncer de pulmón humano. Cuando se irradia con luz láser de infrarrojo cercano de potencias relativamente modestas de 4,2 W / cm ² durante 30 segundos, todas las células cancerosas murieron. Los investigadores ahora planean probar la efectividad de las nanocruces de oro en modelos animales en experimentos futuros.

También son posibles otras aplicaciones de las nanocruzas de oro, incluyendo imágenes fototérmicas, en el que pequeñas cantidades de luz se convierten en calor local, o la esterilización de superficies. "En nuestra investigación actual, estamos estudiando nanocruces de oro para la destrucción fototérmica de superbacterias en biopelículas, ”Dice Han.