(Phys.org) —Una proteína de sangre de vaca tiene la notable capacidad de evitar que las nanopartículas de oro se acumulen en una solución. El descubrimiento podría conducir a aplicaciones biomédicas mejoradas y contribuir a proyectos que utilizan nanopartículas en entornos hostiles.

La albúmina de suero bovino (BSA) forma una "corona" proteica alrededor de las nanopartículas de oro que evita que se agreguen. particularmente en ambientes con alto contenido de sal como el agua de mar. La nueva investigación de los laboratorios de la Universidad Rice de los químicos Stephan Link y Christy Landes fue publicada por la revista American Chemical Society. Química e Ingeniería Sostenible ACS .

El interés principal de Link está en las propiedades plasmónicas de las nanopartículas. El trabajo de Landes incorpora la unión de proteínas y el transporte molecular. La investigación de BSA combina sus talentos únicos con los de Sergio Dominguez-Medina, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Link que estudió física en Monterrey Tech y se sintió atraído por este proyecto interdisciplinario durante una beca de pregrado en el laboratorio de Link's Rice.

"Inicialmente, Queríamos ver las nanopartículas en solución con algo que encontrarían con frecuencia en la sangre:albúmina sérica, ", Dijo Landes." En nuestros primeros experimentos, Sergio informó lo muy eficiente, unión razonablemente rápida e irreversible en el momento en que puso nanopartículas en una solución que contenía albúmina sérica ".

"Resultó que la sal está impulsando esta unión, ", Dijo Domínguez-Medina.

Sin BSA, Las nanopartículas de oro en una solución salada se agregan rápidamente y caen al fondo. "Eso en sí mismo no es deseable para aplicaciones biomédicas o industriales, porque podría provocar problemas de toxicidad, ", dijo." Las nanopartículas se vuelven más hidrofóbicas porque en presencia de sales, las cargas excedentes en la superficie (que desalientan la formación de grumos) en realidad se eliminan ". Pero si BSA está presente, las proteínas se atraen a las nanopartículas más rápido de lo que las partículas se atraen entre sí.

"Una vez que la proteína está unida, da una superprotección contra cualquier tipo de agregación inducida por sales. Creemos que esto podría usarse para la estabilización de nanopartículas en entornos donde, ahora, no se ha logrado, ", Dijo Domínguez-Medina.

Dijo que el descubrimiento también ofrece la posibilidad de que las nanopartículas se vuelvan más compatibles para el tratamiento de humanos mediante el uso de la albúmina del propio paciente. "La albúmina es realmente fácil de purificar y el proceso está bien establecido, " él dijo.

La capacidad de las nanopartículas de oro para absorber y redirigir la luz está en el corazón de varias tecnologías innovadoras que se están desarrollando en Rice y en otros lugares. Los más notables son un tratamiento contra el cáncer a base de nanopartículas ahora en pruebas en humanos que fue desarrollado por la profesora Naomi Halas y la ex colega de Rice, Jennifer West, y el proyecto de Halas para convertir la energía solar directamente en vapor para saneamiento y purificación de agua.

"La única forma en que las nanopartículas exhiben sus propiedades ópticas realmente agradables en frecuencias ópticas muy específicas es si están separadas, ", Dijo Landes.

Debido a que las nanopartículas de oro puro son tan hidrófobas, naturalmente se agrupan en una solución a menos que se traten químicamente. "Se realiza un gran esfuerzo industrial para mantener las cosas fuera de las superficies, como lentes de contacto y cascos de barcos, ", dijo." Eso implica alterar químicamente las superficies para evitar la adsorción no deseada, o en el caso de nanopartículas, agregación no deseada ".

Proteger la superficie es costoso, Dijo Link. "Pero descubrimos que podíamos tomar nanopartículas preparadas de la manera más barata, con un recubrimiento de citrato de sodio que estabiliza las partículas por repulsión electrostática, y agregue BSA, que recubre las partículas y las hace realmente estables ".

La albúmina es la proteína más común en sangre. y la versión bovina comparte el 98 por ciento de su secuencia de aminoácidos con la albúmina de suero humano. "Uno de sus principales propósitos, biológicamente, es tomar cosas que no sean solubles en agua, ligarlos y hacerlos solubles, ", Dijo Landes." Cuando lo combinas con nanopartículas de oro, BSA intercambia lugares con el citrato barato, que no es una buena capa protectora, para formar la corona monocapa, que es muy fuerte y protectora ".

El agua de mar es la definición misma de un entorno hostil, Landes dijo. "Uno de los problemas con las aplicaciones de desalinización y, similar, con pilas de combustible, es que las condiciones salinas o ácidas son muy corrosivas, ", dijo." Es por eso que hay que usar electrodos de platino en las celdas de combustible, no porque sean mejores que los materiales más baratos en la catálisis, sino porque no se corroen en un ambiente hostil ”. Ella ve la promesa de las nanopartículas de oro tratadas con BSA en ambas aplicaciones.

Los investigadores ahora están analizando qué tan bien las nanopartículas de oro retienen su corona de albúmina con el uso repetido. "El oro es caro, ", Dijo Landes." Pero la belleza de esto es que si puedes reutilizarlo, sólo te cuesta una vez ".

También quieren utilizar la espectroscopia para ver cómo funciona el mecanismo de enlace en tiempo real, Dijo Link. "Queremos estudiar lo que está sucediendo en la interfaz de nanopartículas y medios biológicamente relevantes" que eventualmente pueden incluir ADN, ARN y fármacos para su administración a las células. él dijo.

Link planea ver cómo se puede utilizar BSA en combinación con nanobarras de oro. Debido a que las propiedades plasmónicas de las nanovarillas se pueden ajustar, "podemos llevarlos a la ventana biológica, que es luz infrarroja cercana, ", dijo. El infrarrojo cercano de los láseres se utiliza para activar, por calentamiento, Las nanocapas que matan el cáncer de Halas y West. Las nanovarillas también pueden ofrecer formas de combinar BSA y otras proteínas útiles al recubrir las puntas y los lados por separado.