(PhysOrg.com) -- Guldnanopartiklar håller på att bli ... ja ... guldstandarden för nanopartiklar för medicinskt bruk. En ny artikel från forskare från National Institute of Standards and Technology (NIST) och National Cancer Institutes Nanotechnology Characterization Laboratory (NCL) föreslår inte bara en sorts guldnanopartikel "testbädd" för att utforska hur de små partiklarna beter sig i biologiska system, men också ett paradigm för hur man karakteriserar nanopartikelformuleringar för att bestämma precis vad du arbetar med.

Prospektiva användningar av guld nanopartiklar, säger NIST-kemist Vince Hackley, inkluderar högprecisionssystem för läkemedelstillförsel och diagnostiska bildförstärkare. Guld är giftfritt och kan formas till partiklar i en mängd olika storlekar och former. Av sig själv, guld gör inte mycket biologiskt, men det kan "funktionaliseras" genom att fästa, till exempel, proteinbaserade läkemedel tillsammans med målmolekyler som företrädesvis samlas kring cancerceller. Nanopartiklarna är i allmänhet också belagda, för att förhindra att de klumpar ihop sig och för att undvika snabb rensning av kroppens immunförsvar.

NCL:s Anil Patri noterar att beläggningskompositionen, densitet och stabilitet har en djupgående inverkan på nanomaterialsäkerheten, biokompatibilitet (hur väl nanopartiklarna fördelar sig i kroppen), och effektiviteten hos leveranssystemet. "Att förstå dessa parametrar genom grundlig karakterisering skulle göra det möjligt för forskarvärlden att designa och utveckla bättre nanomaterial, " han säger.

För att underlätta sådana studier, NIST/NCL-teamet satte sig för att skapa en testbädd för nanopartiklar - en uniform, kontrollerbar kärna-skal nanopartikel som kan tillverkas på beställning med exakt form och storlek, och till vilken nästan alla potentiellt användbara funktioner kan kopplas. Forskare kunde sedan studera hur kontrollerade variationer gick i ett biologiskt system.

Deras testsystem är baserat på regelbundet formade grenmolekyler som kallas dendroner, en term som kommer från det grekiska ordet för "träd". Dendron kemi är ganska ny, från 1980 -talet. De är utmärkta för denna användning, säger NIST -forskaren Tae Joon Cho, eftersom de individuella dendronerna alltid är lika stora, till skillnad från polymerer, och kan lätt modifieras för att bära "nyttolast" -molekyler. På samma gång, spetsen av strukturen - "trädets" stam - är utformad för att lätt kunna bindas till ytan av en guldnanopartikel.

Teamet gjorde en uttömmande uppsättning mätningar så att de noggrant kunde beskriva sina skräddarsydda dendronbelagda nanopartiklar. "Det finns inte många protokoll för att karakterisera dessa material - deras fysiska och kemiska egenskaper, stabilitet, etc, Hackley säger, "så, en av de saker som kom ut ur projektet är en grundläggande serie mätprotokoll som vi kan tillämpa på alla slags guldbaserade nanopartiklar. "

Vilken enskild mätteknik som helst, han säger, är förmodligen otillräcklig för att beskriva en sats av nanopartiklar, eftersom det sannolikt kommer att vara okänsligt för vissa storleksintervall eller förvirrat av andra faktorer - särskilt om partiklarna är i en biologisk vätska.

Det nya NIST/NCL-papperet ger början på en katalog över analystekniker för att få en detaljerad lowdown på nanopartiklar. Dessa tekniker inkluderar kärnmagnetisk resonansspektroskopi, matrisassisterad laserdesorptions-/joniseringsmasspektrometri, dynamisk ljusspridning, ultraviolett/synlig spektroskopi och röntgenfotoelektronspektroskopi. De dendronbelagda nanopartiklarna testades också för stabilitet under "biologiskt relevanta" temperaturförhållanden, surhet och några erkända former av kemisk attack som skulle äga rum i blodomloppet. In vitro biologiska tester väntar.