p (Phys.org) - Uma proteína do sangue de vaca tem a notável capacidade de impedir que nanopartículas de ouro se aglutinem em uma solução. A descoberta pode levar a melhores aplicações biomédicas e contribuir para projetos que usam nanopartículas em ambientes hostis. p A albumina sérica bovina (BSA) forma uma proteína "corona" em torno das nanopartículas de ouro que as impede de se agregar, particularmente em ambientes com alto teor de sal, como a água do mar. A nova pesquisa dos laboratórios dos químicos Stephan Link e Christy Landes da Rice University foi publicada pelo jornal American Chemical Society Química e Engenharia Sustentáveis ​​da ACS .

p O principal interesse de Link está nas propriedades plasmônicas das nanopartículas. O trabalho de Landes incorpora a ligação de proteínas e o transporte molecular. A pesquisa da BSA combina seus talentos únicos com os de Sergio Dominguez-Medina, um estudante graduado no laboratório de Link que estudou para ser físico na Monterrey Tech e foi atraído para este projeto interdisciplinar durante uma bolsa de estudos no laboratório Link's Rice.

p "Inicialmente, queríamos olhar para nanopartículas em solução com algo que eles encontrariam com frequência no sangue:albumina sérica, "Landes disse." Em nossos primeiros experimentos, Sergio relatou o muito eficiente, ligação razoavelmente rápida e irreversível no momento em que ele colocou nanopartículas em uma solução que continha albumina sérica. "

p "Acontece que o sal está realmente conduzindo essa ligação, "Dominguez-Medina disse.

p Sem BSA, nanopartículas de ouro em uma solução salgada rapidamente se agregam e caem no fundo. "Isso por si só é indesejável para aplicações biomédicas ou industriais, porque pode levar a problemas de toxicidade, "disse ele." As nanopartículas ficam mais hidrofóbicas porque na presença de sais, as cargas em excesso na superfície (que desencorajam a aglutinação) são realmente removidas. "Mas se o BSA estiver presente, as proteínas são atraídas para as nanopartículas mais rápido do que as partículas são atraídas umas para as outras.

p "Uma vez que a proteína está ligada, dá uma superproteção contra qualquer tipo de agregação induzida por sal. Achamos que isso poderia ser usado para a estabilização de nanopartículas em ambientes onde, agora mesmo, não foi alcançado, "Dominguez-Medina disse.

p Ele disse que a descoberta também oferece a possibilidade de que as nanopartículas se tornem mais compatíveis para o tratamento de humanos usando a albumina do próprio paciente. "A albumina é realmente fácil de purificar e o processo está bem estabelecido, " ele disse.

p A capacidade das nanopartículas de ouro de absorver e redirecionar a luz está no cerne de várias tecnologias inovadoras que estão sendo desenvolvidas na Rice e em outros lugares. O mais notável é um tratamento de câncer baseado em nanopartículas agora em testes em humanos que foi desenvolvido pela professora Naomi Halas e a ex-colega de Rice Jennifer West, e o projeto da Halas de converter energia solar diretamente em vapor para saneamento e purificação de água.

p "A única maneira de as nanopartículas exibirem suas propriedades ópticas realmente agradáveis ​​em frequências ópticas muito específicas é se elas estiverem separadas, "Landes disse.

p Como as nanopartículas de ouro puro são tão hidrofóbicas, eles se agregam naturalmente em uma solução, a menos que sejam tratados quimicamente. "Muito esforço industrial é usado para manter as coisas longe das superfícies, como lentes de contato e cascos de navios, "disse ela." Isso envolve alterar quimicamente as superfícies para evitar a adsorção indesejada, ou no caso de nanopartículas, agregação indesejada. "

p Proteger a superfície é caro, Link disse. "Mas descobrimos que poderíamos pegar nanopartículas preparadas da maneira mais barata, com um revestimento de citrato de sódio que estabiliza as partículas por repulsão eletrostática, e adicionar BSA, que reveste as partículas e as torna realmente estáveis. "

p A albumina é a proteína mais comum no sangue, e a versão bovina compartilha 98 por cento de sua sequência de aminoácidos com a albumina de soro humano. “Um dos seus principais objetivos, biologicamente, é pegar coisas que não são solúveis em água, ligar-se a eles e torná-los solúveis, "Landes disse." Quando você combina com nanopartículas de ouro, A BSA troca de lugar com o citrato barato, que não é uma boa camada protetora, para formar a coroa monocamada, que é muito forte e protetor. "

p A água do mar é a própria definição de um ambiente hostil, Landes disse. "Um dos problemas com as aplicações de dessalinização e, de forma similar, com células de combustível, é que as condições salinas ou ácidas são muito corrosivas, "disse ela." É por isso que você tem que usar eletrodos de platina em células de combustível - não porque eles sejam melhores do que materiais mais baratos em catálise, mas porque eles não corroem em um ambiente hostil. ”Ela vê uma promessa para as nanopartículas de ouro tratadas com BSA em ambas as aplicações.

p Os pesquisadores agora estão observando como as nanopartículas de ouro retêm sua coroa de albumina com o uso repetido. "O ouro é caro, "Landes disse." Mas a beleza disso é que, se você pode reutilizá-lo, custa apenas uma vez. "

p Eles também querem usar a espectroscopia para ver como o mecanismo de ligação funciona em tempo real, Link disse. "Queremos estudar o que está acontecendo na interface de nanopartículas e meios biologicamente relevantes" que podem eventualmente incluir DNA, RNA e drogas para entrega às células, ele disse.

p Link planeja ver como o BSA pode ser usado em combinação com nanobastões de ouro. Como as propriedades plasmônicas dos nanobastões podem ser ajustadas, "podemos colocá-los na janela biológica, que é luz infravermelha próxima, ", disse ele. Near-IR de lasers é usado para ativar, por aquecimento, As nanoconchas de matar o câncer de Halas e West. Os nanobastões também podem oferecer maneiras de combinar BSA e outras proteínas úteis revestindo as pontas e as laterais separadamente.