Forskere undersøger nanogolds potentiale inden for biomedicin

Peng Zhang er begejstret for guld, og det burde du også være. I særdeleshed, han er begejstret for nanogold, strukturer af en håndfuld atomer, der kun måler nogle få nanometer i diameter. Zhang, en forsker ved Dalhousie University, og canadisk lyskilde -synkrotronbruger, har en unik forståelse af de potentielle nanogolds har inden for biomedicin og videre.

For én ting, guld er i det væsentlige giftfrit. I modsætning til andre metaller, folk kan og spiser det på chokolade, og som Zhang påpeger, "Du kan endda drikke guld, og du kan endda finde visse alkoholer med guld i. "

Det er også utroligt stabilt. Det ruster ikke, da dens oxiderede eller rustne form er mindre stabil end uforfalsket guld. Forfaldne broforbindelser og den grønne Lady Liberty taler om, hvor sjældent et stabilt metal er.

Kombination af disse to egenskaber i biomedicin betyder, at du kan bruge guld uden at bekymre dig om, at behandlingen mister sin effektivitet eller skader patienten.

Zhangs team mener, at nanogold kan passe godt som katalysator, noget der fremskynder andre reaktioner uden selv at blive brugt. På grund af den ekstremt lille størrelse af nanogulds, de viste sig for nylig at være effektive katalysatorer til omdannelse af giftige gasser til ikke -toksiske.

Plus, nanogolds utrolige stabilitet giver det en fordel i forhold til andre metalbaserede katalysatorer, som har en tendens til at have kortere levetid.

For at udnytte nanogolds potentiale, forskere skal forstå deres strukturer og adfærd, som på mange måder er helt forskellige fra dem i typiske guldstykker.

Hvilket frembringer en anden måde, hvorpå guld er unikt:du kan ikke bruge de samme teknikker som du ville for at studere det, som du ville gøre med andre almindelige elementer som kulstof eller nitrogen. I stedet, forskere er afhængige af røntgenbaseret spektroskopi, specifikt XAS (røntgenabsorptionsspektroskopi) og XPS (røntgenfotoelektronspektroskopi), tilgængelige teknikker på flere CLS beamlines og dets partner beamlines i U.S.

Zhang har brugt CLS til sin forskning siden han selv var studerende, under stiftende CLS -forsker TK Sham. Siden da, anlægget er blevet en go-to for ham både for de relationer, han har bygget og fortræffeligheden af ​​dets tilgængelige teknikker.

"Når vi har brug for lavenergirøntgenstråler, kommer vi altid til CLS. Den canadiske synkrotron er særlig god til lavenergirøntgenstråler, "Forklarede Zhang.

Ved hjælp af disse synkrotronteknikker, Zhangs forskerhold er i stand til fint at modellere nanoklusters elektroniske struktur, bemærker variationer i klyngernes struktur og egenskaber forårsaget af forskydninger af et eller to atomer.

At sådanne små variationer faktisk forårsagede ændringer i guldets elektroniske adfærd var noget af en overraskelse. For én ting, forskere har først for nylig været i stand til pålideligt at producere guldnanokluster med et bestemt antal atomer, gør specifikke observationer rasende svære at komme forbi.

For en anden, de fleste nanotekniske applikationer ville behandle variationer af et par atomer i en klynge som en ubetydelig varians.

Ikke sådan for guldklynger med et par snesevis af atomer. En klynge med 36 guldatomer har en helt anden struktur end en klynge på 38 atomer, med vidt forskellige elektrontætheder, hvilket gør hver passende til forskellige typer katalytiske reaktioner.

”Det var en meget stor overraskelse for os, og det er nyttigt, fordi hvis du skræddersyr sammensætningen, du kan meget effektivt styre ejendommene, "Sagde Zhang.

Kun ved at udnytte nye teknikker til at producere utroligt ensartede prøver af enkeltstørrelse guldklynger og observere deres individuelle egenskaber og strukturer var Zhangs laboratorium i stand til at begynde at katalogisere de forskellige egenskaber ved dette nano-vidunder. I denne henseende Zhangs samarbejdspartnere, såsom Rongchao Jin fra Carnegie Mellon University, kan opnå en renhed på over 99% for guldklyngerne.

Mens teamet fortsætter med at undersøge, hvordan de kan skræddersy og forfine guldnanostrukturer, de undersøger også måder at udnytte andre ædelmetaller i kombination med guld. Sølv og platin, både værdifulde metaller og med interessant medicinsk og katalytisk potentiale i sig selv, kunne afsløre nyt potentiale ved hjælp af de analytiske teknikker, der blev brugt af Zhangs team.

Næste op, Zhang planlægger at undersøge guld- og metalkompositter, at forstå, hvordan disse strukturer fungerer. Teamet er også fortsat engageret i at undersøge potentielle biomedicinske applikationer til deres arbejde, i samarbejde med biomedicinske forskere fra Dalhousie University og Halifax Infirmary Hospital.