Metode sinar-X yang lembut menjanjikan kemajuan dalam nanocarrier untuk pengobatan cerdas dan pembersihan lingkungan

Warna khusus sinar-X beresonansi dengan ikatan dalam molekul (gambar menunjukkan metil). Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk secara selektif menyelidiki secara selektif berbagai bagian pengangkut nano misel, dalam pengembangan untuk pengobatan cerdas dan sekuestrasi hidrokarbon terkait dengan pembersihan tumpahan minyak. Kredit: Universitas Negeri Washington

Sebelum potensi yang sangat besar dari pengangkut nano kecil untuk pengiriman obat yang sangat tepat sasaran dan pembersihan lingkungan dapat direalisasikan, para ilmuwan harus terlebih dahulu dapat melihatnya.

Saat ini, para peneliti harus bergantung pada fiksasi pewarna fluoresen atau logam berat untuk melabeli bagian dari struktur organik pengangkut nano untuk menyelidikinya, seringkali mengubahnya dalam prosesnya. Sebuah teknik baru yang menggunakan sinar-X “lembut” yang sensitif terhadap bahan kimia menawarkan cara yang lebih sederhana dan tidak mengganggu untuk mendapatkan informasi tentang nanomand ini.

Dalam sebuah studi yang diterbitkan oleh Komunikasi Alam, sebuah tim peneliti mendemonstrasikan kemampuan metode sinar-X dalam nanopartikel pengiriman obat cerdas dan struktur nano polisabin yang dirancang untuk menangkap tumpahan minyak mentah ke laut.

“Kami telah mengembangkan teknik baru untuk memeriksa struktur internal nanotransporter, kimiawi, dan perilaku lingkungan tanpa pelabelan, kemampuan baru yang sejauh ini belum mungkin dilakukan,” kata Brian Collins, fisikawan di Universitas Washington State dan penulis sesuai dengan penelitian. “Saat ini, Anda memerlukan label fluorescent untuk melihatnya di dalam nanotransporters, tetapi ini dapat mengubah struktur dan perilakunya, terutama jika terbuat dari bahan berbasis karbon. Dengan teknik baru ini, kami dapat melihat ke dalam pengangkut nano ini, menganalisis identitas dan konsentrasi kimianya, dan melakukan segala sesuatu dalam keadaan yang sepenuhnya alami, termasuk lingkungan airnya.

Pengangkut nano organik yang digunakan untuk mengelola obat-obatan seringkali dibuat dari molekul berbasis karbon, yang menyukai atau membenci air. Molekul-molekul yang disebut hidrofil dan hidrofob ini mengikat satu sama lain dan menyerupai diri di dalam air, bagian yang membenci air yang bersembunyi di dalam cangkang segmen yang menyukai air.

Obat hidrofobik juga akan dimasukkan ke dalam struktur, dirancang untuk membuka dan melepaskan obat hanya di lingkungan yang sakit. Misalnya, teknologi nanotransporter memungkinkan kemoterapi yang hanya membunuh sel kanker tanpa pasien sakit, sehingga memungkinkan dosis yang lebih efektif.

Meskipun pengangkut nano dapat dibuat dengan cara ini, para peneliti tidak dapat dengan mudah melihat detail struktur mereka atau bahkan berapa banyak obat yang tertinggal di dalam atau keluar. Penggunaan label fluorescent dapat menyorot bagian nanotransporter (bahkan membuatnya bersinar), tetapi juga mengubah pembawa proses, terkadang secara signifikan.

Sebaliknya, teknik yang dikembangkan oleh Collins dan rekannya menggunakan sinar-X resonansi lembut untuk menganalisis pengangkut nano. Sinar-X lembut adalah jenis cahaya khusus yang terletak di antara sinar ultraviolet dan sinar-X keras, yang digunakan dokter untuk melihat patah tulang. Sinar-X khusus ini diserap oleh hampir semua hal, termasuk udara, sehingga teknik baru ini membutuhkan lingkungan vakum yang tinggi.

Tim Collins mengadaptasi metode sinar-X lembut untuk menyelidiki elektronik plastik yang dapat dicetak berbasis karbon sehingga akan bekerja dengan nanopartikel organik berbasis air ini, menembus irisan tipis air untuk membuatnya. Ho.

Setiap ikatan kimia menyerap panjang gelombang atau warna sinar-X lembut yang berbeda, jadi untuk penelitian ini, para peneliti memilih warna sinar-X untuk menerangi bagian yang berbeda dari pengangkut nano obat pintar melalui tautan unik mereka.

“Kami pada dasarnya menyesuaikan warna sinar-X untuk membedakan antara ikatan yang sudah ada di dalam molekul,” kata Collins.

Ini memungkinkan mereka untuk menilai berapa banyak dan jenis material apa yang ada di inti dalam, ukuran dan kandungan air dari cangkang nano di sekitarnya, serta respons nanotransporter terhadap lingkungan yang berubah.

Mereka juga menggunakan teknik sinar-X lembut untuk menyelidiki nanopartikel polysab yang dikembangkan untuk menangkap tumpahan minyak mentah ke laut. Polysabonds dapat membuat nanotransporter dari satu molekul, memaksimalkan luas permukaannya untuk menangkap hidrokarbon seperti yang ditemukan di tumpahan minyak. Dengan menggunakan teknik baru, para peneliti menemukan bahwa struktur terbuka berbentuk spons dari tempat sabun dapat bertahan dari konsentrasi tinggi hingga rendah, membuatnya lebih efektif dalam aplikasi dunia nyata.

“Penting bagi para peneliti untuk dapat memeriksa semua struktur ini dengan cermat, sehingga mereka dapat menghindari uji coba dan kesalahan yang mahal,” kata Collins.

Teknik ini memungkinkan peneliti untuk menilai perilaku struktur ini di lingkungan yang berbeda, kata Collins. Misalnya, untuk pemberian obat yang cerdas, mungkin ada perbedaan suhu, tingkat pH, dan rangsangan dalam tubuh, dan para peneliti ingin mengetahui apakah struktur nano tetap bersama sampai kondisi yang tepat untuk obat diterapkan. Jika mereka dapat menentukan hal ini di awal proses pengembangan, mereka dapat lebih yakin bahwa pengangkut nano akan bekerja sebelum berinvestasi dalam studi medis intensif waktu.

“Kami membayangkan bahwa teknik baru ini akan memungkinkan kecepatan yang jauh lebih cepat dan akurasi yang lebih tinggi dalam desain dan pengembangan teknologi baru yang menarik ini,” kata Collins.

Referensi: “Karakterisasi nanocarrier organik yang tidak berlabel mengungkapkan inti molekul tunggal yang persisten untuk sekuestrasi hidrokarbon” oleh Terry McAfee, Thomas Ferron, Isvar A. Cordova, Phillip D. Pickett, Charles L. McCormick, Cheng Wang, dan Brian A. Collins, 25 Mei 2021, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23382-8

Pendanaan: Beasiswa untuk instrumentasi penelitian utama National Science Foundation, Fellowship Departemen Energi dari Program Penelitian Karir Tematik. Kontrak Departemen Energi A.S. Program eksperimental National Science Foundation untuk merangsang kerjasama penelitian kompetitif

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.