Nämn ett genombrott som involverar "gumbo"-teknik i denna stad, och folk tänker på en ny twist på The Local Dish, grytan som är kvintessensen av södra Louisianas matlagning. Men vetenskapliga presentationer vid ett möte med världens största vetenskapliga sällskap denna vecka fokuserar på vad som kan vara ett framsteg i att utveckla GUMBOS-baserade material med långtgående medicinska, elektroniska och andra användningar.
Samtalen vid American Chemical Societys 245:e nationella möte och utställning fokuserade på vad forskarna kallar en "Group of Uniform Materials Based on Organic Salts" (GUMBOS) och nanoGUMBOS-materialen – partiklar så små att 100, 000 kan passa över bredden på ett människohår.
"Vi tror att dessa GUMBOS representerar ett helt annat förhållningssätt till mikro- och nanoteknik, sa professor Isiah Warner, Ph.D., vid Louisiana State University (LSU) Baton Rouge, som ledde det vetenskapliga teamet som utvecklade den första GUMBOS för fem år sedan. "Till skillnad från vissa produkter från revolutionen inom nanomaterial och nanoteknik, nanoGUMBOS kan designas för specifika användningar, snarare än att bara anpassas för en viss användning efter att ha syntetiserats i labbet."
Warner påpekade, till exempel, att forskare arbetar med olika typer av nanopartiklar för användning inom nanomedicin, speciellt för att diagnostisera och behandla cancer. Vid diagnostisering av cancer, nanopartiklar med cancersökande egenskaper kan injiceras i en patient innan en medicinsk genomsökning. Om ens en tidig form av cancer var närvarande, partiklarna skulle samlas i den onormala vävnaden och göra den synlig för tidig diagnos och de bästa chanserna för återhämtning. För att behandla sjukdomen, nanopartiklar skulle företrädesvis samlas in och förstöra endast de onormala cellerna, skona frisk vävnad från de skador som utlöser biverkningar med befintlig cancerkemoterapi. Warner erkänner att hans studier inte är i detta skede ännu eftersom, hittills, alla deras studier är baserade på in vitro-mätningar och är fortfarande under granskning.
Warner sa att nanoGUMBOS-teknologin gör det möjligt för forskare att producera nya nanopartiklar på ett fokuserat sätt så att dessa partiklar produceras för specifika användningar från början. Vissa nanomaterial använder redan denna metod. Dock, många nanopartiklar som hittills utvecklats för medicinskt bruk, till exempel, måste beläggas med andra material för att ge den önskade medicinska egenskapen. Med GUMBOS-teknik, nanopartiklar kan ha den önskade egenskapen inkorporerad direkt i nanomaterialet, han förklarade. Till exempel, vissa nanopartiklar används som läkemedelstransportmedel. "Vi kan göra nanoGUMBOS som är både drogen och läkemedelsleveransmedlet, " han sa.
Warner nämnde som ett exempel ett nyutvecklat nanoGUMBOS-material, med en provisorisk patentansökan inlämnad, att hans team vid LSU förutser vara en ledande aktör i möjlig utveckling av nya läkemedel mot cancer. Genom att använda in vitro-studier, de slutför nyckelforskning för att bättre förstå hur nanoGUMBOS kan ställas in för att vara selektivt giftigt för cancerceller och icke-toxiskt för normala celler. Mer information om denna teknik presenteras på detta New Orleans ACS-möte.
"Vi har ett material som normalt är giftigt för både cancerceller och normala celler, " Warner förklarade. "Om vi introducerar detta material in vitro till normala celler, det dödar dem. Placera dem i närvaro av cancerceller, det dödar dem. Dock, när vi konverterar dem till våra GUMBOS, det dödar bara cancerceller. Det är i princip så det fungerar."
Förutom biomedicinska tillämpningar, materialen har också potentiella användningsområden i solceller och som nanosensorer och biomedicinska bildreagenser, Warner påpekade. Än så länge, forskarna har gjort nanoGUMBOS i många former och storlekar. Till exempel, de kan vara sfäriska eller formade som stavar eller diamanter. Vissa nanoGUMBOS kan fluorescera, eller glöd, medan andra är magnetiska eller ledande. Vissa kan ha flera egenskaper.
De organiska salterna som används för att göra GUMBOS är inte de välkända "organiska havssaltprodukterna" som säljs för matlagning och andra användningsområden. I kemi, ett salt är ett ämne som bildas när en syra neutraliserar en bas. Organiska ämnen är helt enkelt de som innehåller kol. Ett exempel på ett organiskt salt är ett som bildas när en organisk syra reagerar med och neutraliserar en bas. Vissa organiska salter är vanliga, men osedd, spelare i vardagen. Kaliumbitartrat, till exempel, bildas naturligt när vin jäser, trolaminsalicylat är en ingrediens i vissa solskyddsmedel och kosmetiska hudkrämer och mononatriumglutamat är en livsmedelstillsats som används för att förhöja smaken i vissa livsmedel.
Som ett erkännande för hans arbete med GUMBOS och för utvecklingen av många innovativa metoder under loppet av hans karriär, Warner kommer att ta emot ACS Award in Analytical Chemistry sponsrad av Battelle Memorial Institute den 9 april. Han kommer också att presentera en prisadress, en handledning om tillverkning och potentiell användning av GUMBOS.
