(Phys.org) —Nanopartículas sintetizadas a partir de metales nobles como el rutenio, rodio, paladio, plata (Ag), osmio, iridio platino, y el oro (Au) están atrayendo cada vez más la atención de investigadores de todo el mundo que buscan avances en campos como la biomedicina y los catalizadores.

Investigadores del Laboratorio Nacional Argonne, el Instituto de Tecnología de Illinois, y la Universidad de Carolina del Sur que trabaja en las instalaciones del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) en Argonne, incluida la Fuente de Fotones Avanzados (APS), han tenido éxito en sintetizar y caracterizar nanopartículas monodispersas con núcleo de oro y concha de plata utilizando una plantilla biológica que tiene potencial como catalizador soluble en agua para convertir biomasa como árboles muertos, ramas y tocones de árboles, recortes de jardín, astillas de madera, e incluso residuos sólidos urbanos en combustibles.

Los metales nobles son vías atractivas para esta investigación porque, por una cosa, a diferencia de los metales básicos, son resistentes a la corrosión cuando se exponen al aire húmedo.

Catalizadores de núcleo-carcasa bimetálicos, donde un metal está en el centro, es decir., el núcleo, y el segundo está en la superficie, o el caparazón, proporcionar propiedades distintivas, a menudo una mejor reactividad, debido a que la partícula de metal del núcleo podría modificar la deformación reticular del metal de la cáscara, lo que da como resultado un cambio de la estructura de la banda electrónica del metal de la carcasa.

Tal núcleo-caparazón, Las partículas de tamaño nanométrico se están estudiando en la mayoría de los laboratorios y universidades nacionales.

En el campo de la química bioinorgánica, El uso de plantillas de jaulas de proteínas se ha desarrollado recientemente como un método prometedor para la síntesis de catalizadores de nanopartículas metálicas de tamaño uniforme.

En esta investigación, la plantilla de la jaula de proteínas es apoferritina (Apo), que es la proteína ferritina desprovista de un núcleo de hierro. Este complejo de proteínas consta de 24 subunidades idénticas y tiene una forma esférica con un diámetro exterior de 12 nm y una cavidad interior de 8 nm. como se muestra en la figura adjunta.

La cavidad de 8 nm se puede utilizar como la ubicación de un "nano-reactor" en el que sintetizar las nanopartículas metálicas. La unión entre las subunidades consta de 14 canales vacíos, cada uno de 3-4 Å de diámetro. Estos sirven como una vía entre el exterior y el interior del núcleo proteico.

Los iones metálicos que funcionan como nanoreactores, se difunden en el núcleo hueco del Apo a través de estos canales y la reducción subsiguiente de iones metálicos en la cavidad conduce a una partícula de metal por Apo ferritina.

Si bien se ha propuesto la síntesis de nanopartículas núcleo-capa, Hasta la fecha no se ha informado de una síntesis exitosa de nanopartículas núcleo-capa dentro de Apo.

En una publicación reciente en el Revista de química de materiales , Los investigadores de este estudio informan por primera vez sobre la síntesis de hidrosolubles, Apoencapsulado, Nanopartículas de capa de Ag con núcleo de Au de tamaño inferior a 5 nm y con una distribución de tamaño estrecha, utilizando un Apo sin modificar.

Las partículas se caracterizaron utilizando varias técnicas de investigación:dispersión de rayos X de ángulo pequeño llevada a cabo en la línea de luz 12-ID de la División de Ciencias de Rayos X de la APS; Mediciones de estructuras finas de absorción de rayos X extendidas en la línea de luz de rayos X de 10-ID del Equipo de Acceso Colaborativo de Investigación de Materiales, también en la APS; microscopía electrónica de transmisión de barrido realizada en el Centro de Microscopía Electrónica de Argonne; microscopía electrónica de barrido en el Centro Argonne de Materiales a Nanoescala; y cromatografía líquida de proteínas rápida realizada en la Universidad de Carolina del Sur.

Al monitorear cuidadosamente la cantidad de precursor de plata, los investigadores lograron controlar el grosor de la capa de Ag de una capa a varias capas.

Este método debería abrir el camino para la preparación de otras nanopartículas de núcleo-capa que podrían funcionar como nuevas, nanocatalizadores potencialmente de alto rendimiento para reacciones catalíticas de biocombustibles en el futuro.

Estas nanopartículas de núcleo-capa cultivadas en una plantilla de proteína también pueden explorarse para futuros sistemas de administración de fármacos.