Pesquisadores desenvolvem nanopinças plasmônicas para capturar mais rapidamente partículas nanométricas potencialmente cancerígenas
Ilustração e análise teórica do sistema GET. a Ilustração do mecanismo operacional do sistema GET. A tangencial a.c. O campo induz um fluxo eletro-osmótico que é radialmente para fora. Ao aproveitar uma geometria circular com uma região vazia, o a.c. radialmente para fora. o fluxo eletro-osmótico cria uma zona de estagnação no centro da região vazia onde ocorre o aprisionamento. b Uma matriz de nanoburacos de rede quadrada gera corrente alternada. fluxo eletro-osmótico para fora. c Quatro matrizes de rede quadrada criam a.c. fluxos eletro-osmóticos convergindo para o centro. d Uma matriz de nanoburacos de rede radial gera corrente alternada. fluxos eletro-osmóticos convergindo para o centro da região de vazio. b – d ilustram a evolução de um arranjo de nanofuros de rede quadrada para um arranjo de nanofuros de rede radial. e Fluxo de energia de radiação para um emissor dipolo de fluorescência colocado no centro da região vazia, mostrando a capacidade de aproveitar a armadilha GET para também emitir fótons emitidos de partículas presas. f Simulação COMSOL do fluxo eletro-osmótico radial mostrando que a geometria da região vazia resulta em fluxo eletro-osmótico oposto que forma uma zona de estagnação no centro. O aprisionamento de partículas ocorre no centro da região de vazio para onde convergem os vetores de fluxo. A posição de captura de partículas é destacada com pontos verdes, imagem g SEM da matriz de metassuperfície plasmônica com regiões vazias e uma versão ampliada de uma armadilha GET individual. Cada região vazia representa uma armadilha GET e pode ser facilmente dimensionada de centenas para milhares ou milhões, conforme desejado. Crédito:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40549-7 Os pesquisadores da Vanderbilt desenvolveram uma maneira de capturar objetos em nanoescala com mais rapidez e precisão, como vesículas extracelulares potencialmente cancerígenas, usando nanopinças plasmônicas de última geração.
A prática de Justus Ndukaife, professor assistente de engenharia elétrica, e Chuchuan Hong, recém-formado Ph.D. estudante do Ndukaife Research Group, e atualmente pesquisador de pós-doutorado na Northwestern University, foi publicado na Nature Communications .
As pinças ópticas, reconhecidas com o Prêmio Nobel de Física de 2018, provaram ser capazes de manipular matéria em escala micrométrica, como células biológicas. Mas a sua eficácia diminui quando se lida com objetos em nanoescala. Esta limitação surge do limite de difração da luz que impede o foco da luz em nanoescala.
Um conceito inovador em nanociência, chamado plasmônico, está sendo usado para ultrapassar o limite de difração e confinar a luz à nanoescala. No entanto, capturar objetos em nanoescala perto de estruturas plasmônicas pode ser um processo demorado devido à espera que as nanopartículas se aproximem aleatoriamente das estruturas.
Mas Ndukaife e Hong forneceram uma solução mais rápida com a introdução de uma tecnologia de nanopinça plasmônica de alto rendimento denominada "Pinça Eletrohidrodinâmica Induzida por Geometria" (GET), que permite a captura e posicionamento rápido e paralelo de objetos biológicos únicos em nanoescala, como vesículas extracelulares próximas. cavidades plasmônicas em questão de segundos, sem quaisquer efeitos nocivos de aquecimento.
“Esta conquista … marca um marco científico significativo e marca uma nova era para o aprisionamento óptico em nanoescala usando plasmônica”, diz Ndukaife. "A tecnologia pode ser usada para capturar e analisar vesículas extracelulares únicas com alto rendimento para compreender seus papéis fundamentais em doenças como o câncer."
Ndukaife publicou recentemente um artigo na Nano Letters que discute o uso de anápolos ópticos para capturar com mais eficácia vesículas e partículas extracelulares nanométricas para analisar seus papéis no câncer e em doenças neurodegenerativas.
Mais informações: Chuchuan Hong et al, Captura escalável de vesículas extracelulares nanométricas únicas usando plasmônica, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40549-7 Informações do diário: Comunicações da Natureza , Nano Letras
