Novo método visualiza ligantes em nanopartículas de ouro em líquido

A Universidade de Antuérpia e o CIC biomaGUNE desenvolveram um método promissor para compreender o papel das moléculas de superfície na formação de nanopartículas. A pesquisa inovadora, publicada em Química da Naturezafornece uma ferramenta avançada de caracterização para o projeto de nanomateriais.

As nanopartículas de ouro têm sido objeto de intensa pesquisa há várias décadas devido às suas interessantes aplicações em áreas como catálise e medicina. “Ligantes de superfície” são moléculas orgânicas normalmente presentes na superfície de nanopartículas de ouro. Durante a síntese, esses ligantes de superfície desempenham um papel importante no controle do tamanho e da forma das nanopartículas.

Durante várias décadas, a equipe biomaGUNE do CIC, liderada pelo professor de pesquisa de Ikerbasque, Luis Liz-Marzán, estudou em detalhes os mecanismos de crescimento e as propriedades dessas nanopartículas.

Apesar dos numerosos avanços que reconheceram a importância dos ligantes de superfície, muitas questões permanecem sobre o seu comportamento exato durante e após o crescimento. A observação direta de ligantes de superfície e sua interface com nanopartículas de ouro tem sido, portanto, um objetivo de longa data para muitos cientistas neste campo.

Visualização direta de ligantes em nanopartículas de ouro em ambiente líquido

A Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) é a técnica mais amplamente utilizada para investigar nanopartículas. Porém, o estudo de ligantes de superfície por meio de TEM apresenta desafios significativos; a razão é que os ligantes são sensíveis ao feixe de elétrons, seu contraste é limitado e sua estrutura no vácuo difere de seu estado nativo em solução.

Para superar todas estas dificuldades, a colaboração entre a equipa de Liz-Marzán do CIC biomaGUNE e a equipa liderada pela Professora Sara Bals da Universidade de Antuérpia (Bélgica) permitiu desenvolver um novo método para caracterizar ligandos de superfície por meio de TEM num ambiente líquido.

A equipe encapsulou nanobastões de ouro cercados por ligantes usados ​​rotineiramente na síntese entre duas folhas de grafeno, criando assim uma pequena célula líquida. Esta configuração permitiu-lhes aproveitar as propriedades excepcionais do grafeno como suporte de amostra para TEM.

O grafeno não apenas melhora a imagem TEM, mas também reduz os danos do feixe de elétrons devido às suas excelentes propriedades térmicas e elétricas. Dessa forma, a equipe de pesquisa conseguiu visualizar a concha do ligante e determinar sua composição.

Os resultados do estudo forneceram novos insights sobre a estrutura da camada superficial formada pelos ligantes. Em particular, a observação em tempo real de uma micela (um pequeno aglomerado de ligantes) movendo-se e colidindo com um nanobastão de ouro adjacente desafia o modelo de uma possível camada de ligante estática e uniforme.

O método proposto no estudo abre múltiplas oportunidades para compreender o papel das moléculas de superfície na formação de nanopartículas mais complexas, como as nanopartículas quirais, cujo mecanismo de crescimento permanece amplamente inexplorado (as partículas quirais podem absorver preferencialmente a luz de uma determinada polarização, com respeito à nanopartícula de quiralidade oposta).

Além disso, este método mostra-se promissor para o estudo da chamada “coroa proteica” que se forma em torno de nanopartículas dispersas em biofluidos, o que será crucial na concepção de novas estratégias diagnósticas e terapêuticas para o tratamento de doenças.

Esta pesquisa não só avança a compreensão das interações entre nanopartículas de ouro e ligantes, mas também fornece uma ferramenta avançada de caracterização para o projeto de nanomateriais e suas aplicações em vários campos da nanotecnologia, como nanomedicina, catálise ou detecção.