(PhysOrg.com) - Hoje em dia, a vida cotidiana seria inconcebível sem nanotecnologia. Também está sempre presente na tecnologia médica - tanto na terapia quanto no diagnóstico. Pesquisadores da ETH Zurich já prepararam nanopartículas de prata em um estudo interdisciplinar de forma que elas oferecem mais potencial neste campo.

Nanopartículas feitas de prata, menor do que dez milésimos de milímetro, têm propriedades ópticas especiais que abrigam aplicações promissoras para a tecnologia médica. O único problema:as partículas de nanoprata liberam íons de prata, que são tóxicos para as células. Cientistas liderados por Sotiris Pratsinis, professor do Laboratório de Tecnologia de Partículas ETH Zurich do Instituto de Engenharia de Processos, agora conseguiram preparar as partículas de prata de tal forma que as impede de liberar íons tóxicos, mas deixa suas propriedades ópticas - chamadas plasmônicas - intactas. Isso significa que as partículas podem ser usadas na medicina como sensores plasmônicos para identificar patógenos ou para fins terapêuticos.

Camada de dióxido de silício protege as células

Para contornar o problema da toxicidade, os cientistas revestiram as nanopartículas com uma camada de dióxido de silício de dois nanômetros de espessura em um procedimento especial. Em sua tese de doutorado orientada por Pratsinis, Georgios Sotiriou comparou o impacto das nanopartículas de prata não tratadas com nanopartículas revestidas apenas parcialmente e concluídas em uma série de experimentos.

No caso das partículas completamente revestidas, a casca transparente não afeta as propriedades especiais de luz desses biossensores. E como os íons de prata não podem penetrar na casca, não há perigo para as células. Para demonstrar isso, os cientistas se uniram a Sven Panke, um professor do Departamento de Biossistemas da ETH Zurique, e adicionou bactérias Eschericha coli às partículas, que continuou a se reproduzir incólume.

Usando efeitos quânticos

As propriedades plasmônicas particulares derivam de efeitos quânticos dos elétrons nas nanopartículas de prata:a luz interage com os elétrons na superfície dos sensores plasmônicos, fazendo-os oscilar. A luz que entra é, portanto, fortemente absorvida e espalhada. Os sensores plasmônicos, portanto, brilham sob a chamada iluminação de campo escuro. Consequentemente, eles são apenas o tíquete para a detecção de vírus, bactérias ou células cancerosas, por exemplo, ou transportar medicação aplicada aos sensores para um local específico do corpo humano.

Equipado com um anticorpo, as partículas podem ser ligadas a biomoléculas predeterminadas. Além disso, em colaboração com Janos Vörös, professor do Instituto de Engenharia Biomédica da ETH Zurich, os cientistas foram capazes de mostrar que eles também podem ser usados ​​como os chamados sensores sem rótulo. Isso significa que qualquer molécula de proteína na corrente sanguínea adere ao sensor por meio da absorção física entre a molécula e a superfície do sensor sozinha e pode, portanto, ser detectada. Isso foi revelado em experimentos usando albumina de soro bovino como molécula de proteína modelo. As moléculas de proteína presas aos sensores desencadeiam uma mudança local no índice de refração nos sensores plasmônicos. O índice de refração mais alto da solução faz com que a absorção óptica do sensor mude para um comprimento de onda de luz mais alto. Isso torna as biomoléculas visíveis, o que significa que eles podem ser detectados facilmente.

Mas as nanopartículas de prata preparadas também têm outra vantagem, salienta Sotiriou:"As nanopartículas revestidas são estáveis ​​em suspensões de soro, sem precisarmos adicionar substâncias que poderiam interromper o experimento. '

Transporte também é possível

Em um estudo de acompanhamento publicado recentemente em Química de Materiais, A equipe de Pratsinis descreve como a funcionalidade das nanopartículas de prata revestidas com dióxido de silício pode ser melhorada ainda mais:em colaboração com Ann Hirt, um professor do Instituto de Geofísica ETH de Zurique, os pesquisadores revestem um óxido de ferro e uma partícula de prata juntos, tornando o biossensor magnético também.

Estas partículas multifuncionais podem se ligar a células específicas (por exemplo, células cancerosas como células HeLa) e, assim, detectá-las, como foi demonstrado em experimentos conduzidos no Instituto de Bioquímica da ETH Zurich, em colaboração com Pierre-Yves Lozach. As propriedades magnéticas das partículas agora também significam que as partículas podem ser guiadas para um determinado lugar. As partículas de nanoprata podem se prender às células cancerosas e eliminá-las localmente, usando o calor de um campo magnético de alta energia ou radiação infravermelha. "Isso constitui uma alternativa extremamente interessante para a destruição não invasiva de tumores, 'Enfatiza Pratsinis.