Fakulteten vid Louisiana Tech University har upptäckt, för första gången, en ny nanokomposit bildad av självmontering av koppar och en biologisk komponent som uppstår under fysiologiska förhållanden, som liknar de som finns i människokroppen och kan användas i riktad läkemedelsleverans för att bekämpa sjukdomar som cancer.
Laget, ledd av Dr Mark DeCoster, James E. Wyche III Docent i biomedicinsk teknik vid Louisiana Tech, har också upptäckt ett sätt för denna syntes att utföras i flytande form. Detta skulle göra det möjligt att kontrollera syntesens skala uppåt eller nedåt, och att odla strukturer med större funktioner, så att de kan observeras.
Upptäckten publicerades förra månaden i tidskriften JoVE ( Journal of Visualized Experiments ) - en mycket synlig, peer-reviewed internationell tidskrift. Sedan dess publicering, artikeln med titeln, "Generation av skalbara, Metallic High-Aspect Ratio Nanocomposites in a Biological Liquid Medium" har setts hundratals gånger av dussintals universitet runt om i världen.
"Vi undersöker för närvarande hur detta nya material interagerar med celler, " sade DeCoster. "Det kan användas, till exempel för läkemedelstillförsel, som i teorin skulle kunna användas för att bekämpa sjukdomar som cancer. Också, som ett resultat av kopparkomponenten som vi använde, det kan finnas lite intressant elektronik, energi, eller optikapplikationer som kan påverka konsumentprodukter. Dessutom, koppar har några intressanta och användbara antimikrobiella egenskaper.
"Till sist, som det senaste miljöutsläppet av gruvavfall i flodsystem visade oss, metaller, inklusive koppar, kan ibland ta sig in i sötvattensystem, så våra nyupptäckta metallkompositmetoder kan ge ett sätt att "binda upp" oönskad koppar till en användbar eller mer stabil form."
DeCoster sa att det fanns två aspekter av denna upptäckt som överraskade honom och hans forskargrupp. Först, de fann att en gång bildades, dessa kopparnanokompositer var otroligt stabila både i flytande eller torkad form, och förblev stabil i flera år. "Vi har utfört denna forskning i minst fyra år och har ett antal prover som är minst två år gamla och fortfarande stabila, " sa DeCoster.
Andra, DeCosters grupp var mycket förvånad över att dessa kompositer är resistenta mot agglomeration, vilket är den process genom vilken material klumpar eller klibbar ihop.
"Detta är till fördel eftersom det tillåter oss att arbeta med individuella strukturer för att separera eller modifiera dem kemiskt, " förklarar DeCoster. "När material klibbar ihop och klumpar sig, som många gör, det är mycket svårare att arbeta med dem på ett logiskt sätt. Båda dessa aspekter, dock, passar med vår hypotes att den självmontering som vi har upptäckt är att sätta positivt laddad koppar tillsammans med negativt laddad svavelinnehållande cystin."
Forskningsupptäckten var en laginsats som inkluderade DeCoster och Louisiana Tech-studenter på kandidatexamen, magister- och doktorandnivå. "Kvaliteten på mitt team när det gäller att sätta ihop en uthållig ansträngning för att ta reda på vad som behövdes för att reproducerbart utföra de nya självmonteringsmetoderna och förenkla dem talar verkligen bra för vad som kan åstadkommas vid Louisiana Tech University, " sade DeCoster. "Dessutom, arbetet är mycket tvärvetenskapligt, vilket innebär att det krävdes nanoteknik såväl som biologiska och biokemiska insikter för att få det hela att fungera, samt en del viktig kärninstrumentering som vi har på Louisiana Tech."
DeCoster säger att framtiden för denna forskning har några potentiellt stora effekter. Han och hans team pratar med kollegor och medarbetare om hur man testar dessa nya nanokompositer för tillämpningar inom bioteknik och större kompositer som material som skulle vara tillräckligt stora för att hållas i handen.
"Vår senaste publicering av verket kan generera ett visst intresse och nya idéer, ", sade DeCoster. "Vi arbetar på nya förslag för att finansiera forskningen och för att hålla den framåt. Vi tillverkar för närvarande dessa material efter behov, att veta att de kan lagras när de väl har genererats, och om vi upptäcker nya användningsområden för nanokompositerna, då kan ansökningar om materialen leda till inkomstgenerering genom ett nystartat företag som jag har bildat."
