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利用软X射线观察纳米载体的内部结构和环境行为

2021-05-27 09:43:15    出处:科技日报

在高靶向药物输送和环境清理方面,微小纳米载体有巨大潜力。为研究纳米载体,科学家需要附着荧光染料或重金属标记来观察其结构,而在此过程中纳米载体的结构和行为经常会被破坏。最,美国华盛顿州立大学研究人员开发出一种新技术,利用一种软X射线,以更简单、非破坏的方式观察纳米载体的内部结构、化学质和环境行为,且完全不需要任何标记。

用于药物输送的有机纳米载体通常由碳基分子制成,碳基分子要么亲水,要么疏水。这些所谓的亲水和疏水分子结合在一起,在水中自组装,会将疏水部分隐藏在亲水外壳内。

此次,研究人员使用软共振X射线来分析纳米载体。软X射线是一种特殊的光,位于紫外线和硬X射线之间。硬X射线就是医生用来观察骨折的光。这些特殊的软X射线几乎可以被任何东西吸收,包括空气,所以这项新技术需要高真空环境。

研究团队采用软X射线来研究一种可打印的碳基电子产品材料,其可作为水基有机纳米载体穿透水膜。由于每个化学键可吸收不同波长或颜色的软X射线,因此,研究人员调整了X射线的颜色,通过它们独特的化学键来照明纳米载体的不同部分。这使得他们能够评估纳米载体的结构、大小和水分含量,以及纳米载体如何应对不断变化的环境。

他们还用软X射线技术研究了一种聚皂纳米载体,这种载体是为了捕获泄漏到海洋中的原油而开发的。聚皂可以从单个分子中创建纳米载体,最大限度地扩大其表面积以捕获碳氢化合物,例如在漏油中发现的碳氢化合物。研究人员发现,聚皂的开放式海绵状结构可以从高浓度到低浓度持续存在,这使其在现实应用中更加有效。

华盛顿州立大学物理学家布莱恩柯林斯说:“对于研究人员来说,能够距离检查所有这些纳米载体的结构很重要,这样他们就可以避免代价高昂的试验和错误。”

柯林斯表示,这项技术应该可以让研究人员评估这些结构在不同环境中的行为。例如,对于智能药物输送来说,人体内可能有不同的温度、pH水和刺激物质,研究人员想知道这些纳米结构是否足够结实以应对体内的这些情况,如果能早点确定这一点,就可以为医学研究节省更多时间。(实记者张佳欣)

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