دستورالعملی برای طراحی نانوذرات پوشش‌دار

پژوهشگران موفق شدند با استفاده از تأثیر اندازه‌ی ذرات و محیط آنها، دستورالعملی برای طراحی نانوذرات پوشش‌دار ارائه کنند. این موضوع به آنها کمک می‌کند تا نانوذرات مؤثرتری برای حمل دارو طراحی کنند.

پژوهشگران موفق شدند با استفاده از تأثیر
اندازه‌ی ذرات و محیط آنها، دستورالعملی برای طراحی نانوذرات پوشش‌دار
ارائه کنند. این موضوع به آنها کمک می‌کند تا نانوذرات مؤثرتری برای حمل
دارو طراحی کنند.

ایگال سزلیفر و بارتسوز گرزیبوسکی از دانشگاه نورث‌وسترن به‌همراه یک گروه
تحقیقاتی در دانشگاه پلی‌تکنیک نورث‌وسترن موفق شدند با ترکیب تئوری و
آزمایش نشان دهند که چگونه گروه‌های کربوکسیلات روی پوشش‌های نانوذرات طلا،
باردار و سپس بدون بار می‌شود. این تحقیق نشان می‌دهد که بار وابسته به
اندازه‌ی ذرات و شرایط پیرامون آن است. ایگال سزلیفر می‌گوید که بار
نانوذرات در بسیاری از موارد تعیین‌کننده‌ی حلالیت آنهاست؛ بنابراین هر وقت
شما بخواهید از نانوذرات استفاده کنید، باید این مسئله را مد نظر بگیرید.
چیزی که در این میان اهمیت دارد، این است که در هنگام طراحی نانوذرات این
ویژگی محدوده‌ی کار ما را مشخص می‌کند؛ برای مثال ما باید بدانیم که چه
پوشش برای نانوذره در نظر بگیریم تا درpH فیزیولوژیکی موجود در سیتوپلاسم
سلول قابل انحلال باشد.
 

این گروه تحقیقاتی قصد داشت تا مشخص کند که
چگونه یک پوشش می‌تواند در نانوذرات با اندازه‌های مختلف، موجب pKaهای
مختلف شود. pKa ضریبی است که نشان‌دهنده‌ی خواص اسیدی – بازی و تغییر بار
در مواد است. ایگال سزلیفر چنین توضیح می‌دهد که در نانوذرات کوچک‌تر، خمش
بیشتر بوده که این مسئله موجب می‌شود سرهای گروه کربوکسیلات لیگندها در
پوشش از هم فاصله زیادی داشته باشند، در حالی که نانوذرات درشت‌تر به‌دلیل
نزدیکی بسیار زیاد گروه‌ها به هم، یکدیگر را با نیروی الکترواستاتیک دفع می‌کنند.
این حالت از نظر انرژی اصلاً ایده‌آل نیست و موجب می‌شود این گروه‌ها
پروتون بیشتری را جذب کنند. این اثر در مقیاس نانو تأثیر بسیار زیادی دارد،
زیرا تغییر اندازه‌ی نانوذرات تأثیر چند ده برابری روی لیگندهای پوشش دارد
و بنابراین کوچک‌ترین تغییر در اندازه، تأثیر شگرفی در تغییر بار خواهد
داشت.

یکی دیگر از عوامل مؤثر در تعیین تعادل میان اسید-باز و همچنین بار ذره،
میزان pH و غلظت نمک محلولی است که نانوذرات در آن قرار گرفته‌اند. گروه
تحقیقاتی دانشگاه ایلینویز می‌گوید که مدل آنها، همه‌ی این شاخص‌ها را در
بر می‌گیرد. این سیستم قابل تعمیم برای دیگر نانوذرات است تا با استفاده از
آن بتوان شرایط بهینه‌ای را برای دیگر نانوذرات را نیز به‌دست آورد.

نیخیل جانا، که در انجمن ایندیانا بر روی پوشش‌دهی نانوذرات کار می‌کند،
می‌گوید که این یافته‌ها بسیار مهم است، زیرا در طراحی نانوذرات پوشش‌دار
معمولاً از pKaهای موجود در کتاب‌ها استفاده می‌شود که این مسئله موجب
می‌شود درک رفتار آنها در کلوئیدها و برهم‌کنششان با دیگر مولکول‌ها بسیار
دشوار شود.

به اعتقاد جانا، درک تأثیر اندازه‌ی ذرات روی pKa به ما در طراحی نانوذرات
عامل‌دار پایدار کلوئیدی، کمک شایانی می‌کند.