Dobbelt Janus nanopartikler omdannet til kopformede dynamiske inklusionslegemer til kolloid design

Transport af nanpartikler til et nyt målmiljø er ofte nødvendig i medicinske applikationer. Inklusionsorganer eller vært -gæstesystemer er af særlig interesse, imidlertid, deres design er særligt udfordrende, og nanokolloider dannet af uorganiske komponenter er sjældne, selvom de har fordelen af ​​at være funktionaliserede relativt let. I journalen Angewandte Chemie , forskere fra Stuttgart, Tyskland, beskrive en spændende ny tilgang til at fremstille et funktionaliserbart vært-gæstesystem fra rene uorganiske komponenter. Systemet involverer nanokopformede uorganiske kolloider, der rummer guld-nanopartikler, som let kan frigives af en ekstern stimulus.

Stabilisering af nanopartikler i opløsninger opnås ofte ved hjælp af overfladeaktive stoffer eller polymerer. Imidlertid, dette indebærer modifikation af selve metaloverfladen. En rent uorganisk tilgang ville være fordelagtig. Peer Fischer fra Max Planck Institute for Intelligent Systems og University of Stuttgart, Tyskland, siger:"Da nanopartiklerne er delvist omgivet af oxidkoppen, det bliver muligt at stabilisere nøgne nanopartikler i en række vidt forskellige opløsningsmiddelsystemer og under ekstreme forhold uden behov for overfladeaktive stoffer og polymerer ... Ydermere, nanopartikel-inklusionskomplekset giver en nanoreaktor med programmerbar nano-indeslutning." Derfor, ved at kombinere fysisk dampaflejring og vådkemiske processer, hans gruppe forberedte inklusionskomplekser af en guld nanopartikel indespærret i en silica eller titaniumdioxid nanokop. Guldet kunne frigives blot ved forsuring, som at tømme en pose.

Nøglen til denne tilgang er fremstilling af uorganiske Janus nanopartikler, partikler med forskellig funktionalitet på begge sider. Sølv-guld Janus-partikler blev præformet på en siliciumwafer, og oxid blev derefter aflejret på disse partikler for at give såkaldte dobbelte Janus-partikler. Derefter, sølvet blev oxideret og opløst, mens guldnanopartiklen forblev dybt indkapslet inde i oxidkoppens hulrum, holdt tæt af ioniske kræfter mellem guld- og oxidatomerne i hulrummets overflade. For at demonstrere funktionaliteten af ​​det kolloide vært-gæstesystem, forskerne tømte koppen bare ved at tilføje syre, bryde båndet mellem guldet og hulrummet.

Oxidskålen kan yderligere funktionaliseres til brug i salte miljøer, i organiske opløsningsmidler, og til samling og stabilisering af emulsioner og kolloider, siger Fischer. Andre materialer er også tilgængelige. "Det er muligt kemisk at omdanne et metal som Ag selv til halvledere og dermed udvide rækken af ​​mulige materialer", tilføjer han. Den nye tilgang fra Fischers og medforfattere Alarcón og Lee giver et spændende nyt perspektiv på forberedelsen af ​​uorganiske funktionelle kolloidesystemer.