Un equipo de químicos dirigido por Rongchao Jin de la Universidad Carnegie Mellon ha realizado por primera vez una cirugía en un sitio específico en una nanopartícula. El procedimiento, que permite la adaptación precisa de nanopartículas, representa un avance en el campo de la nanoquímica.

La técnica quirúrgica desarrollada por Qi Li, el autor principal del estudio y un estudiante graduado de tercer año en el grupo Jin, permitirá a los investigadores mejorar las propiedades funcionales de las nanopartículas, como la actividad catalítica y la fotoluminiscencia, aumentando su utilidad en una amplia variedad de campos, incluido el cuidado de la salud, electrónica y manufactura. Los hallazgos fueron publicados en Avances de la ciencia .

"La nanoquímica es un campo relativamente nuevo, solo tiene unos 20 años. Hemos estado corriendo para ponernos al día con campos como la química orgánica que tienen más de 100 años, "dijo Jin, profesor de química en el Mellon College of Science. "Los químicos orgánicos han podido adaptar los grupos funcionales de moléculas durante bastante tiempo, como adaptar la penicilina para mejores funciones médicas, por ejemplo. Soñamos que podíamos hacer algo similar en nanociencia. El desarrollo de nanopartículas atómicamente precisas nos ha permitido hacer realidad este sueño ".

Para hacer realidad esta "nanocirugía", Los investigadores tenían que empezar con nanopartículas atómicamente precisas que pudieran producirse de forma fiable una y otra vez. El laboratorio de Jin ha estado a la vanguardia de esta investigación. Trabajando con nanopartículas de oro, él y su equipo han desarrollado métodos para controlar con precisión el número de átomos en cada nanopartícula, dando como resultado nanopartículas de tamaño uniforme con cada lote. Con partículas fiables y precisas, Jin y sus colegas pudieron identificar las estructuras de las partículas, y comenzar a descubrir cómo esa estructura afectó las propiedades y la funcionalidad de las partículas.

Con estas nanopartículas bien definidas en la mano, El siguiente paso de Jin fue encontrar una manera de adaptar quirúrgicamente las partículas para aprender más sobre su funcionalidad y, con suerte, mejorarla.

En su estudio reciente, Jin y sus colegas realizaron nanocirugía en una nanopartícula de oro formada por 23 átomos de oro rodeados por una superficie protectora de ligandos con motivos en forma de grapas. Usando un método de intercambio de metales de dos pasos, quitaron dos grapas S-Au-S de la superficie de la partícula. Al hacer esto, revelaron los factores estructurales que determinan las propiedades ópticas de la partícula y establecieron el papel que juega la superficie en la fotoluminiscencia. Significativamente, la cirugía aumentó la fotoluminiscencia de la partícula en aproximadamente 10 veces. La fotoluminiscencia juega un papel fundamental en las imágenes biológicas, diagnóstico de cáncer y tecnología LED, entre otras aplicaciones.

Jin y sus compañeros de trabajo ahora están tratando de generalizar este método de cirugía de sitio específico a otras nanopartículas.