Cuando un equipo de investigadores de la Universidad de Cincinnati descubrió una nueva nanoestructura que mostraba propiedades significativamente más altas para su uso en tecnología que puede permitir a los médicos ver y destruir células cancerosas, sabían que estaban en algo emocionante.

Pero la estructura de la nueva nanotag SERS, como se llama, era tan novedoso que el equipo, dirigido por Laura Sagle, un profesor asistente de química, con los estudiantes graduados de la UC Debrina Jana, Jie He e Ian Bruzas no entendían qué generaba los datos prometedores o cuál era la mejor manera de optimizarlos.

Entra Zohre Gorunmez.

Al estudiante de doctorado de cuarto año se le atribuye haber realizado casi tres años de cálculos complejos y detallados para comprender mejor la nueva nanotag. Ella presentará sus hallazgos en la conferencia de marzo de la American Physical Society, celebrada del 14 al 18 de marzo en Baltimore.

"Fueron cálculos que nadie en el campus había hecho antes, "explicó Sagle, quien se desempeña como asesor de Gorunmez. "Zohre, esencialmente por ella misma y sin mucha orientación y ayuda, puso estos cálculos en marcha ".

El descubrimiento se produjo en 2013 como parte del trabajo del grupo de investigación de Sagle Lab en el desarrollo de nuevos métodos para estudiar y examinar moléculas individuales utilizando una técnica llamada espectroscopia Raman mejorada en la superficie. o SERS.

La técnica se dirige a moléculas que utilizan láseres, lo que da como resultado una dispersión de luz en diferentes longitudes de onda a lo largo de un espectro. Debido a que las moléculas producen señales débiles, se utilizan nanopartículas de oro o plata para amplificarlas, que se mide con un espectrómetro para su análisis.

El proceso es muy sensible y está plagado de desafíos, incluidas las dificultades con la reproducibilidad, estabilidad de la señal y falta de información cuantitativa.

El equipo examinó investigaciones anteriores, que mostró una mayor mejora de las moléculas que residen dentro de un espacio de un nanómetro entre una estructura con un núcleo metálico liso y una cáscara. Pero esta brecha de un nanómetro - 100, 000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano:a menudo es difícil y costoso de producir, resultando en una falta de uso generalizado.

El equipo también tomó nota de otras investigaciones populares que utilizan nanoestrellas de oro, una partícula en forma de carambola que ha permitido un mayor realce, pero es muy variable debido a la dificultad de controlar el número y tamaño de las puntas puntiagudas.
Inspirado, el equipo decidió combinar los dos conceptos y crear una estructura compuesta por un núcleo metálico interior liso rodeado por una capa exterior metálica puntiaguda con un espaciado de tres nanómetros, un enfoque nunca antes creado, Dijo Sagle.

La nanotag recién creada produjo una mejora de señal 10 veces mayor en comparación con las estructuras de núcleo de capa lisa, lo que permite detectar cantidades diminutas de moléculas orgánicas, como el ADN, para enfermedades particulares, ella dijo.

No solo eso, las estructuras puntiagudas son más eficientes para generar calor, útil para destruir células cancerosas, y ofrecen un área de superficie aumentada que puede acomodar más medicamentos a fin de administrar una mayor explosión dirigida a las células enfermas, dijo Sagle.

"Esto le permite orientar, imagen y liberación de drogas, todo con un solo dispositivo, " Ella explicó.

Si bien el descubrimiento en sí resultó novedoso, Sagle sabía que la prometedora nanotag del equipo debía analizarse más a fondo, entendido y modelado antes de que pudiera usarse en aplicaciones biológicas. Ahí es donde entró Gorunmez.

Bajo la dirección de Thomas Beck, un profesor de química, Gorunmez aprendió un nuevo código y programación para calcular los datos complicados. Sus contribuciones resultaron invaluables, dijo Sagle, ganándole un lugar como co-primera autora en el artículo que detalla el descubrimiento.

"Con los cálculos de Zohre, era un documento mucho mejor que mostraba que hicimos algo nuevo, mostró mejores propiedades y entendemos hasta cierto punto por qué, " ella dijo."

Gorunmez dijo que si bien el trabajo resultó ser un desafío, la promesa de lo que contienen los datos para su uso en aplicaciones de biosalud impulsó su impulso para perseverar.

"Es novedoso. Estoy seguro de que ayudará a los científicos de la investigación médica a utilizar esas estructuras para obtener lo que necesitan. Saber esto me emociona. " ella dijo.