Únete á nosa canle de Whatsapp
Un equipo de científicos dirixidos polo profesor do Ikerbasque e director científico do CIC biomaGUNE de Donostia, Luis Liz-Marzán (Lugo, 1965), desenvolveron un mecanismo polo cal os átomos de ouro se depositan por medio da redución química en nanovaras de ouro previamente formados para producir unha estrutura cuasi-helicoidal (no que as partículas adquiren quiralidade). Esta xeometría permite que estas estruturas interactúen coa luz polarizada circularmente de xeito moito máis eficiente do que se acada con calquera outro obxecto coñecido. As propiedades poderían conducir á detección de biomoléculas dunha maneira moi selectiva e moi sensible. Deste xeito, obtense un mecanismo versátil e reproducible que se pode escalar para fabricar nanopartículas cunha forte actividade óptica quiral. O artigo que describe este avance publícase na revista Science, e nel participan, ademais de Liz Marzán, outros científicos galegos como Jesús Mosquera (CIC biomaGUNE), Eva G. Noya (Instituto de Química Física Rocasolano-CSIC), José M. Taboada (Universidade de Extremadura) ou Fernando Obelleiro (UVigo).
Tal e como explican desde o centro donostiarra, “hai moitos campos nos que a interacción entre a luz e o material se utiliza para detectar substancias. Básicamente, a luz brilla sobre o material e absórbese ou reflíctese de forma moi brillante e moi selectiva, dependendo do tamaño e a xeometría da partícula e o tipo de luz que incide nela. O grupo que dirixe Luis Liz, que traballa no campo coñecido como nanoplasmónicos, usa nanopartículas de metais nobres, como o ouro ou a prata, “porque a luz interactúa de maneira especial con partículas deste tipo e tamaño”, explica Liz. “Neste caso, estudamos a interacción entre estas nanopartículas de ouro quirais e a luz polarizada circularmente”.
A luz non está normalmente polarizada, é dicir, as ondas expándense practicamente en calquera orientación dentro do feixe de luz. “Cando se polariza, a onda só vai nunha dirección; cando se polariza circularmente, a onda xira, en sentido horario ou antihorario”, agregou o investigador. “As substancias quirais tenden a absorber a luz cunha polarización circular específica, en lugar da luz polarizada na dirección oposta”.
A quiralidade é un fenómeno que ocorre en todas as escalas: un obxecto quiral non pode ter a súa imaxe especular superposta; Por exemplo, unha man é a imaxe especular da outra, son idénticas, pero se unha se superpón á outra, a posición dos dedos non coincide. O mesmo acontece “nalgunhas biomoléculas; e o feito de que unha molécula non poida superpoñerse na súa imaxe especular dá lugar a moitos procesos biolóxicos. Por exemplo, algunhas enfermidades xorden debido á perda de recoñecemento dunha das dúas formas do quiral substancia que é responsable dunha acción específica”, explica Liz Marzán.
Fabricación tridimensional sobre un obxecto nanométrico
Como explica o científico lugués, “o que fixemos é buscar un mecanismo para guiar a deposición de átomos de ouro en nanopartículas fabricadas de antemán en forma de vara para que estes átomos se depositen de acordo cunha estrutura practicamente helicoidal, unha especie de ‘nanoparafuso’. Dese xeito, a partícula mesma adquire unha xeometría quiral. Esta nova estratexia baséase nun mecanismo químico supramolecular, noutras palabras, en estruturas obtidas a través de moléculas que se asocian entre si sen formar ligazóns químicas “. Liz Marzán afirma que “isto realmente significa ser capaz de controlar a estrutura do material a escala nanométrica, pero dentro de una mesma nanopartícula; noutras palabras, implica a fabricación tridimensional sobre un obxecto nanométrico. En realidade De feito, é case como decidir onde deben colocarse átomo por átomo para obter unha estrutura que sexa realmente complicada “.
“Isto realmente significa ser capaz de controlar a estrutura do material a escala nanométrica”
Para facer crecer estas nanopartículas, “as partículas cilíndricas están rodeadas por moléculas de xabón como surfactante. No medio das moléculas de xabón ordinarias colocamos aditivos con quiralidade molecular, de modo que a interacción supramolecular fai que se organicen na superficie da vara metálica cunha estrutura case helicoidal, que á súa vez guía o crecemento do metal con esa mesma estrutura que lle dá a quiralidade que buscamos. Como resultado, podemos obter practicamente as maiores eficiencias xamais logradas na detección espectrométrica con luz polarizada circularmente”.
Luís Liz-Marzán confirmou que o proceso pode estenderse a outros tipos de materiais: “Vimos que cando se aplica a mesma estratexia, os átomos de platino poden depositarse en nanovaras de ouro coa mesma estrutura helicoidal. Ábrese así unha gran cantidade de posibilidades, tanto en aplicacións das súas propiedades ópticas como noutras no campo da catálise (o platino é un catalizador moi eficiente).
Ao mesmo tempo, podería conducir a unha gran mellora na síntese de moléculas quirais que serían de relevancia biolóxica e terapéutica”. Este mecanismo, engade o científico galego, tamén podería aplicarse ás novas técnicas de imaxes biomédicas, para a fabricación de sensores, etc. “Cremos que este traballo abrirá moitos camiños para outros investigadores precisamente debido á xeneralización do mecanismo que se pode utilizar con moitos moléculas diferentes. Queda moito traballo por diante”, dixo.
A investigación foi realizada e coordinada por CIC biomaGUNE, pero outras organizacións participaron nela. Entre outros, a Universidade Complutense de Madrid (cálculos informáticos que mostran a formación das estruturas helicoidais cando se mesturan os dous tipos de tensioactivos), a Universidade de Vigo e a Universidade de Extremadura (cálculos teóricos das propiedades ópticas das partículas) e Universidade de Amberes (obtención de imaxes de microscopía electrónica tridimensional e as reconstrucións animadas das partículas fabricadas).
Referencia: Micelle-directed chiral seeded growth on anisotropic gold nanocrystals (Publicado en Science).
