نه تنها خانم‌های دوستدار جواهرات، بلکه دانشمندان نیز مجذوب خوشه‌های طلا گردیده‌اند. نانوذرات به دلیل خواص منحصر به فرد نوری، الکترونیکی، و کاتالیستی خود مورد توجه بوده و بلوک‌های ساختمانی ایده‌آلی برای نانوساختارها می‌باشند. مواد کامپوزیتی با آرایش یک یا دو بعدی نانوذرات طلا، برای ساخت اجزای نانومقیاس جذاب می‌باشند.
نانوخوشه‌های طلا
| نه تنها خانم‌های دوستدار جواهرات، بلکه دانشمندان نیز مجذوب خوشه‌های طلا گردیده‌اند. نانوذرات به دلیل خواص منحصر به فرد نوری، الکترونیکی، و کاتالیستی خود مورد توجه بوده و بلوک‌های ساختمانی ایده‌آلی برای نانوساختارها می‌باشند. مواد کامپوزیتی با آرایش یک یا دو بعدی نانوذرات طلا، برای ساخت اجزای نانومقیاس جذاب می‌باشند. دانشمندان ژاپنی دریافته‌اند بلورهای ترکیبات آلی شریک بسیار خوبی برای مواد کامپوزیتی طلایی می‌باشند. نانوذرات طلا تمام سطوح بلورهای آلی را به طور یکنواخت پوشش نمی‌دهند، بلکه انتخابگر بوده و تنها وجوه خاصی را اشغال میکنند. Seiji Shinkai و همکارانش، از تک‌بلورهای میلی‌متری آمینو اسید L-سیستئین استفاده کردند. یک تک‌بلور از یک شبکه بلوری یکنواخت منفرد تشکیل می‌شود. سیستئین به شکل منشورهای شش‌ضلعی متبلور می‌شود. چنین بلوری دو سطح شش‌ضلعی موازی با هم دارد که گوشه‌های آنها به وسیله شش وجه مستطیلی به هم وصل شده‌اند. اگر یک بلور شفاف به مدت دو ساعت در محلول حاوی نانوذرات طلا معلق بماند، بنفش‌رنگ می‌شود. زیر میکروسکوپ مشخص است که تنها دو وجه موازی شش‌ضلعی بنفش شده است و سطوح مستطیلی بدون تغییر باقی مانده و بی‌رنگ می‌باشند. ایجاد رنگ بنفش در سطوح شش‌ضلعی به دلیل رسوب نانوذرات طلا روی این سطوح می‌باشد. مشخص است که نانوذرات طلا انتخابگر بوده و تنها روی سطوح شش‌ضلعی منشور رسوب میکنند. مولکول‌های سیستئین به صورت لایه لایه در منشور قرار می‌گیرند که این لایه‌ها موازی سطوح شش‌ضلعی می‌باشند.این لایه‌ها با شبکه‌ای دوبعدی از پیوندهای هیدروژنی، که میان گروه آمینی و اسیدی آمینواسید ایجاد می‌شوند، کنار هم نگه‌داشته می‌شوند. این گروه‌های قطبی روی سطح شش‌ضلعی قرار گرفته و با استفاده از نیروی الکتروستاتیک، نانوذرات طلا را جذب میکنند. اما سطوح مستطیلی به صورت یک در میان از گروه‌های قطبی و غیرقطبی تشکیل شده‌اند. دانسیته گروه‌های قطبی جاذب روی این سطوح، پایین‌تر از آن است که بتواند نانوذرات طلا را به خود جذب کند. ایجاد پوشش انتخابگر سطح، در بلورهای میکرومقیاس نیز اتفاق می‌افتد. به عنوان مثال می‌توان از نانوذرات طلا برای ایجاد پیوند با مواد دیگر بهره برد. با استفاده از نیروهای جاذبه و دافعه میان سطوح پوشیده و نپوشیده بلورها، این امکان به وجود می‌آید که بتوان مجموعه‌ای به هم فشرده از این بلورها را به صورت جهت‌دار ایجاد نموده و در نتیجه، ساختارهای توده‌ای را به شکل کاملاً هدفمند و دلخواه تولید نمود. |
| ردیابی درون سلولی با استفاده از نانوذرات روکش‌شده طلا نانوذرات طلا به‌دلیل دارا بودن ویژگی‌های فیزیکی و نوری منحصر‌به‌فرد، به سرعت به ابزار مفیدی برای محققان زیست‌پزشکی بدل شده‌اند. با این وجود بکارگیری مؤثر آنها در تحقیقات سرطان و تومور‌شناسی بالینی، به توانایی تثبیت پیوند میان این ذرات با مولکول‌های هدف و داروها بستگی دارد. استفاده از نوعی روکش جدید با عامل زیستی، با قابلیت چسبندگی شدید به سطح نانوذرات طلا، می‌تواند عامل مؤثری برای برقراری اتصال پروتئین‌ها و سایر مولکول‌ها به سطح نانوذرات طلا باشد. دکتر Mansoor Amij و همکارانش در دانشگاه Northeastern، موفق به ساخت شکل اصلاح شده‌ای از پلیمرهای زیست‌سازگار پلی‌اتیلن‌گلیکول (PEG) شدند که می‌تواند عاملی برای برقراری پیوند میان نانوذرات طلا و سایر مولکول‌ها باشد. در حالت طبیعی ساختار PEG به گونه‌ای‌است که از هر سر به یک گروه الکلی ختم می‌شود و این محققان برای حل مشکل روکش‌دهی، تنها یکی از این گروه‌های الکلی را با یک گروه تیول جایگزین کردند، به عبارت ساده‌تر یک اتم اکسیژن را با یک اتم سولفور تعویض کردند. یکی از خواص سولفور، قابلیت تشکیل پیوندهای بسیار مستحکم با طلا می‌باشد، بعلاوه گروه الکل آزاد باقی‌مانده نیز قادر به برقراری پیوند شیمیایی با انواع دیگری از مولکول‌ها است. PEG به عنوان فضاپرکن، فاصله مناسب میان نانوذرات طلا و مولکول پروتئین اتصالی به آن را ایجاد می‌کند و هیچ‌گونه مداخله‌ای در تعاملات پروتئین با هدف زیستی ندارد. در مجموع PEG، ذرات بسیار ریز نامرئی را به ماکروفاژها منتقل می‌نماید، ماکروفاژها سلول‌های سیستم ایمنی بدن می‌باشند که بطور طبیعی ذرات موجود در جریان خون را از بین برده و از تجمع آنها در رگ‌ها جلوگیری میکنند. پس از دستیابی به این راه‌حل، بکارگیری PEG با گروه عاملی زیستی برای متصل نمودن یک نمونه مولکول خشک فلوئورسنت به نانوذرات طلا، امکان‌پذیر گردید، در ضمن با ارزیابی میزان سمیت این ذرات مشخص شد که این ساختار در محدوده وسیعی از مقادیر فاقد اثر سمی می‌باشد. سپس محققان با ردیابی این نانوذرات، با استفاده از ذره‌بین فلوئورسانس، به نحوه عبور نانوذرات از میان غشاء بیرونی سلولها پی بردند و با این کشف موفق به درک چگونگی حرکت ذرات از درون سلولها شدند.محققان هچنین معتقدند؛ دستیابی به امکان اتصال دسته وسیعی از مولکول‌ها به سطح نانوذرات طلا و مشخص نمودن آنها در حین عبور از درون سلول، ابزار جدید و مناسبی برای مطالعه مکانیزم‌های انتقال درون سلولی فراهم می آورد. جزئیات این پژوهش که بوسیله مؤسسه ملی سرطان انجام شده است، در مقاله‌ای با عنوان: Surface functionalization of gold nanoparticles using hetero-bifunctional poly(ethylene glycol) spacer for intracellular tracking and delivery ذکر گردیده است. |
