Forskere opdager syntese af et nyt nanomateriale

Fakultetet ved Louisiana Tech University har opdaget, for første gang, en ny nanokomposit dannet ved selvsamling af kobber og en biologisk komponent, der forekommer under fysiologiske forhold, som ligner dem, der findes i den menneskelige krop og kan bruges til målrettet medicinlevering til bekæmpelse af sygdomme som kræft.

Holdet, ledet af Dr. Mark DeCoster, James E. Wyche III begavet lektor i biomedicinsk teknik ved Louisiana Tech, har også opdaget en måde, hvorpå denne syntese kan udføres i flydende form. Dette ville give mulighed for at styre syntesens skala op eller ned, og at dyrke strukturer med større funktioner, så de kan observeres.

Opdagelsen blev offentliggjort i sidste måned i tidsskriftet JoVE ( Journal of Visualized Experiments ) - en meget synlig, peer-reviewed internationalt tidsskrift. Siden udgivelsen, artiklen med titlen, "Generation af skalerbar, Metallic High-Aspect Ratio Nanocomposites in a Biological Liquid Medium" er blevet set hundredvis af gange af snesevis af universiteter rundt om i verden.

"Vi er i øjeblikket ved at undersøge, hvordan dette nye materiale interagerer med celler, " sagde DeCoster. "Det kan bruges, for eksempel til medicinafgivelse, som i teorien kunne bruges til at bekæmpe sygdomme som kræft. Også, som et resultat af den kobberkomponent, vi brugte, der kunne være noget interessant elektronik, energi, eller optikapplikationer, der kan påvirke forbrugerprodukter. Ud over, kobber har nogle interessante og nyttige antimikrobielle egenskaber.

"Endelig, som det nylige miljøudslip af mineaffald i flodsystemer viste os, metaller, inklusive kobber, kan nogle gange komme ind i ferskvandssystemer, så vores nyopdagede metal-kompositmetoder kunne give en måde at "binde" uønsket kobber til en nyttig eller mere stabil form."

DeCoster sagde, at der var to aspekter af denne opdagelse, der overraskede ham og hans forskerhold. Først, de fandt, at engang dannet, disse kobber nanokompositter var utroligt stabile både i flydende eller tørret form, og forblev stabil i årevis. "Vi har udført denne forskning i mindst fire år og har et antal prøver, der er mindst to år gamle og stadig stabile, " sagde DeCoster.

Sekund, DeCosters gruppe var meget overrasket over, at disse kompositter er modstandsdygtige over for agglomeration, som er den proces, hvorved materiale klumper eller klæber sammen.

"Dette er en fordel, fordi det giver os mulighed for at arbejde med individuelle strukturer for at adskille eller modificere dem kemisk, " forklarer DeCoster. "Når materialer klæber sammen og klumper, som mange gør, det er meget sværere at arbejde med dem på en logisk måde. Begge disse aspekter, imidlertid, passer med vores hypotese om, at den selvsamling, vi har opdaget, er at sætte positivt ladet kobber sammen med negativt ladet svovlholdigt cystin."

Forskningsopdagelsen var en teamindsats, der omfattede DeCoster og Louisiana Tech studerende på bacheloren, master- og doktorgradsniveau. "Kvaliteten af ​​mit team i at sammensætte en vedvarende indsats for at finde ud af, hvad der var nødvendigt for reproducerbart at udføre de nye selvsamlingsmetoder og forenkle dem, taler virkelig godt om, hvad der kan opnås på Louisiana Tech University, " sagde DeCoster. "Desuden, arbejdet er meget tværfagligt, hvilket betyder, at det krævede nanoteknologi samt biologisk og biokemisk indsigt for at få det hele til at fungere, samt nogle væsentlige kerneinstrumenter, som vi har hos Louisiana Tech."

DeCoster siger, at fremtiden for denne forskning har nogle potentielt store konsekvenser. Han og hans team taler med kolleger og samarbejdspartnere om, hvordan man tester disse nye nanokompositter til anvendelser inden for bioteknik og større kompositter såsom materialer, der ville være store nok til at blive håndholdt.

"Vores seneste udgivelse af værket kunne skabe interesse og nye ideer, " sagde DeCoster. "Vi arbejder på nye forslag til at finansiere forskningen og holde den i gang. Vi laver i øjeblikket disse materialer efter behov, ved at de kan gemmes, når de først er genereret, og hvis vi opdager nye anvendelser af nanokompositterne, så kan ansøgninger om materialerne føre til indtægtsgenerering gennem en nystartet virksomhed, som jeg har dannet."