Химики-органики давно научились точечно заменять отдельные функциональные группы в больших молекулах, оставляя углеродный скелет и другие функциональные группы нетронутыми. Это позволяет задавать молекулам нужные химические свойства — так, например, фармакологи точечно модифицируют молекулу пенициллина, чтобы повысить её эффективность в борьбе с бактериями. А вот нанохимики пока отстают от коллег-органиков: методик, позволяющих точечно редактировать наночастицы, до сих пор не существовала. Ситуацию изменила группа химиков из университета Карнеги — Мэллон (США) под руководством профессора Рончао Джина (Rongchao Jin).
Американские химики впервые сделали «операцию» наночастице
Группе американских химиков впервые в истории удалось провести сайт-специфичную модификацию наночастицы. Созданная учёными методика позволяет приводить наночастицы в соответствие заданным параметрам и управлять их свойствами.
Для начала учёные добились того, чтобы все наночастицы состояли из строго определённого числа атомов. Когда это удалось, в каждой наночастице, получаемой в лаборатории Джина, стало ровно 23 атома золота в защитной оболочке из шестнадцати связанных с золотом групп атомов других элементов — лигандов.
Получив унифицированные наночастицы из 23 атомов золота, учёные приступили к процедуре, которую сами авторы исследования сравнивают с хирургической операцией. Химики удалили с поверхности наночастицы два атома золота (каждый — в связке с двумя лигандами) точно в том месте, в котором планировали. В результате получилась новая наночастица, состоящая из 21 атома золота и нескольких новых лигандов, добавленных в процессе «операции».
Вместе со структурой наночастицы изменились и её оптические свойства — правда, в очень небольшой степени. Кроме того, модификация дала десятикратное усиление фотолюминисценции частицы. Умение создавать наночастицы с заданными параметрами фотолюминесценции может пригодиться врачам и биологам, которые используют свечение наночастиц в диагностике рака и визуализации микробиологических процессов.
Сейчас группа Джина работает над адаптацией своей методики под другие наночастицы. В идеале с помощью разработки Джина и его студента Ки Ли (Qi Li) можно будет «выкраивать» наночастицы с заданными параметрами.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.