En jämförelse av hur linjär PEG (vänster) och cyklisk PEG (höger) fäster till en guldnanopartikel. Kredit:Yubo Wang, Takuya Yamamoto
Forskare från Hokkaido-universitetet har hittat ett sätt att förhindra guldnanopartiklar från att klumpa ihop sig, som skulle kunna hjälpa till att använda dem som en anti-cancerterapi.
Att fästa ringformade syntetiska föreningar på guldnanopartiklar hjälper dem att behålla sina väsentliga ljusabsorberande egenskaper, Hokkaido University forskare rapporterar i tidskriften Naturkommunikation .
Metallnanopartiklar har unika ljusabsorberande egenskaper, gör dem intressanta för ett brett utbud av optiska, elektroniska och biomedicinska tillämpningar. Till exempel, om de levereras till en tumör, de kunde reagera med applicerat ljus för att döda cancervävnad. Ett problem med detta tillvägagångssätt, fastän, är att de lätt klumpar ihop sig i lösning, förlora sin förmåga att absorbera ljus. Denna klumpning sker som svar på en mängd olika faktorer, inklusive temperatur, saltkoncentration och surhet.
Forskare har försökt hitta sätt att säkerställa att nanopartiklar förblir spridda i sina målmiljöer. Täcker dem med polyetylenglykol, annars känd som PEG, har varit relativt framgångsrik på detta när det gäller guldnanopartiklar. PEG är biokompatibelt och kan förhindra att guldytor klumpar ihop sig i laboratoriet och i levande organismer, men förbättringar behövs fortfarande.
Guldnanopartiklar suspenderade i olika PEG-lösningar. Efter uppvärmning, guldnanopartiklar i c-PEG hade den högsta dispersionsstabiliteten, som korrelerar med färgintensiteten. Kredit:Yubo Wang et al, Naturkommunikation, 30 november, 2020
Tillämpad kemist Takuya Yamamoto och kollegor vid Hokkaido University, Tokyos universitet, och Tokyo Institute of Technology fann att blandning av guldnanopartiklar med ringformad PEG, snarare än den normalt linjära PEG, avsevärt förbättrad spridning. Den "cykliska-PEG" (c-PEG) fäster på nanopartiklarnas ytor utan att bilda kemiska bindningar med dem, en process som kallas fysisorption. De belagda nanopartiklarna förblev dispergerade när de frystes, frystorkas och värms upp.
Teamet testade de c-PEG-täckta guldnanopartiklarna i möss och fann att de rensade långsamt från blodet och ackumulerades bättre i tumörer jämfört med guldnanopartiklar belagda med linjär PEG. Dock, ackumuleringen var lägre än önskade nivåer, så forskarna rekommenderar ytterligare undersökningar för att finjustera nanopartiklarna för detta ändamål.
Docent Takuya Yamamoto är en del av Laboratory of Chemistry of Molecular Assemblies vid Hokkaido University, där han studerar egenskaper och tillämpningar av olika cykliska kemiska föreningar.
