Nanopartículas plasmônicas são extremamente sensíveis à luz, e mesmo a menor quantidade pode causar o aquecimento dessas partículas. Os cientistas estão agora tentando usar nanopartículas plasmônicas na terapia do câncer, em que a energia da luz é convertida em calor para matar as células cancerosas. A vantagem desse tratamento é não causar efeitos colaterais comuns à quimioterapia. Mingyong Han no Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais e colegas de trabalho desenvolveram nanocrosses plasmônicos de ouro que são particularmente adequados para eliminar células cancerosas na terapia do câncer. A equipe demonstrou a utilidade desses nanocrosses, usando-os para matar células de câncer de pulmão humano.

Em geral, nanoestruturas metálicas têm uma frequência particular em que a luz excita elétrons perto de sua superfície. O movimento coletivo dos elétrons, ou ressonância, no metal está o que converte a energia da luz em calor. O comprimento de onda no qual a ressonância ocorre é fortemente dependente do tamanho e da forma das nanoestruturas.

Para aplicações biomédicas, as nanoestruturas devem ser eficazes independentemente da direção de onde são iluminadas. Além disso, as nanoestruturas devem ser eficientes na absorção dos comprimentos de onda do infravermelho próximo a médio porque o tecido é transparente à luz desses comprimentos de onda.

Com base nesses requisitos, os pesquisadores decidiram fazer nanocrosses de ouro (ver imagem). Na síntese normal, Contudo, o ouro normalmente cresceria na forma de nanobastões. Para fabricar nanocrosses, os pesquisadores adicionaram íons de cobre à solução de crescimento. A incorporação de pequenas quantidades de cobre causou uma geminação da estrutura cristalina do ouro, o que por sua vez levou ao crescimento de braços laterais das facetas de cristal. “A estrutura única de ouro em forma de cruz permite a excitação multidirecional para alcançar uma forte ressonância plasmônica na região do infravermelho próximo e médio. Isso reduz muito a potência do laser necessária para a terapia fototérmica do câncer em comparação com os nanobastões, ”Diz Han.

Os pesquisadores testaram o desempenho de seus nanocrosses de ouro, modificando suas superfícies e ligando-os a células de câncer de pulmão humano. Quando irradiado com luz laser infravermelha de potências relativamente modestas de 4,2 W / cm ² por 30 segundos, todas as células cancerosas foram mortas. Os pesquisadores agora planejam testar a eficácia dos nanocrosses de ouro em modelos animais em experimentos futuros.

Outras aplicações dos nanocrosses de ouro também são possíveis, incluindo imagens fototérmicas, em que pequenas quantidades de luz são convertidas em calor local, ou a esterilização de superfícies. “Em nossa pesquisa atual, estamos estudando nanocrosses de ouro para a destruição fototérmica de superbactérias em biofilmes, ”Diz Han.