p (PhysOrg.com) - Novos sistemas de entrega de drogas, células solares, catalisadores industriais e monitores de vídeo estão entre as aplicações potenciais de partículas especiais que possuem dois lados quimicamente distintos. Essas partículas têm o nome de Jano, deus romano de duas faces, e suas faces químicas gêmeas permitem que formem novas estruturas e novos materiais. p Contudo, como os cientistas reduziram o tamanho das partículas de Janus para alguns nanômetros de diâmetro - aproximadamente o tamanho de proteínas individuais, que tem o maior potencial para terapia medicamentosa - seus esforços foram prejudicados porque eles não tiveram uma maneira de mapear com precisão as superfícies das partículas que produzem. Essa incerteza tornou difícil avaliar a eficácia dessas partículas para várias aplicações e melhorar os métodos que os pesquisadores estão usando para produzi-las.

p Agora, uma equipe de químicos de Vanderbilt superou esse obstáculo desenvolvendo o primeiro método que pode mapear com rapidez e precisão as propriedades químicas da menor dessas nanopartículas de Janus.

p Os resultados, publicado online este mês no jornal alemão de química Angewandte Chemie , resolver um grande obstáculo que tem retardado o desenvolvimento e a aplicação das menores nanopartículas de Janus.

p O fato de que as partículas de Janus têm duas faces quimicamente distintas as torna potencialmente mais valiosas do que as partículas quimicamente uniformes. Por exemplo, uma face pode reter moléculas de drogas enquanto a outra é revestida com moléculas ligantes que se ligam às células-alvo. Esta vantagem é maior quando as diferentes superfícies são claramente separadas em hemisférios do que quando os dois tipos de superfícies são misturados.

p Para nanopartículas maiores (com tamanhos acima de 10 nanômetros), pesquisadores podem usar métodos existentes, como microscopia eletrônica de varredura, para mapear sua composição de superfície. Isso ajudou os pesquisadores a melhorar seus métodos de fabricação para que possam produzir partículas de Janus segregadas de forma limpa. Contudo, os métodos convencionais não funcionam em tamanhos abaixo de 10 nanômetros.

p Os químicos de Vanderbilt - Professor Associado David Cliffel, Professor Assistente John McLean, o estudante de graduação Kellen Harkness e o professor Andrzej Balinski - aproveitaram as vantagens de um instrumento de última geração chamado espectrômetro de massa de íons de mobilidade (IM-MS) que pode identificar simultaneamente milhares de partículas individuais.

p A equipe revestiu as superfícies de nanopartículas de ouro com tamanhos de dois a quatro nanômetros com dois compostos químicos diferentes. Em seguida, eles quebraram as nanopartículas em grupos de quatro átomos de ouro e executaram esses fragmentos através do IM-MS.

p As moléculas dos dois revestimentos ainda estavam presas aos aglomerados. Então, analisando o padrão resultante, os químicos mostraram que podiam distinguir entre as nanopartículas originais, onde os dois compostos de superfície estavam completamente separados, aqueles em que foram misturados aleatoriamente e aqueles que apresentaram grau intermediário de separação.

p “Não há outra maneira de analisar a estrutura nesta escala, exceto a cristalografia de raios-X, ”Disse Cliffel, “E a cristalografia de raios-X é extremamente difícil e pode levar meses para obter uma única estrutura.”

p “IM-MS não é tão preciso quanto a cristalografia de raios-X, mas é extremamente prático, ”Acrescentou McLean, que ajudou a criar o desenvolvimento do novo instrumento. “Ele pode fornecer informações estruturais em poucos segundos. Dois anos atrás, uma versão comercial foi disponibilizada para que as pessoas que desejam usá-la não precisem mais construir uma para si mesmas. ”