Камера iPhone помогла исследовать, как образуются металлические наночастицы
Студентка химического факультета Университета Карнеги — Меллона Нивидита Шьямсундар использовала камеру iPhone для изучения формирования металлических наночастиц. Об исследовании университет сообщил 28 сентября, а Phys.org — на следующий день.
Шьямсундар также изучает наночастицы, которые в перспективе могут доставлять лекарства к опухолям. Их поверхность можно покрывать молекулами, регулирующими высвобождение препарата. Это отдельное направление её работы, а не результат самого опыта со смартфоном.
Проблема: реакция шла слишком быстро
Чтобы разработать оптимальные наночастицы, нужно понять, как именно они формируются. Это знание позволяет точнее контролировать их размер, состав и свойства.
Проблема: стандартные лабораторные технологии успевают «поймать» только финальные стадии формирования наночастиц. Начальные этапы — там, где закладываются ключевые структурные параметры — разворачиваются слишком быстро.
По словам Шьямсундар, образование частиц шло слишком быстро для обычных способов наблюдения, поэтому она искала более доступный метод изучения ранних стадий реакции.
Решение: цвет как индикатор
Исследователи заметили нечто простое: пока наночастицы формируются, раствор меняет цвет. Это физически закономерно: размер и состав металлических наночастиц определяет, как они взаимодействуют со светом — явление, известное как «поверхностный плазмонный резонанс».
Шьямсундар записала реакцию на iPhone. Покадровый анализ видеозаписи позволил отслеживать изменения цвета раствора во времени — и, следовательно, динамику самого процесса формирования.
На основе этого наблюдения она создала программу, которая позволяет исследователям мониторировать образование металлических наночастиц с помощью камер, которые уже есть под рукой.
Что удалось открыть и что это даст
Метод помог установить, что изученные частицы формировались не последовательным присоединением отдельных атомов металла, как предполагала классическая схема. Вместо этого объединялись небольшие группы атомов.
Понимание механизма формирования может помочь точнее проектировать наночастицы. Однако исследование не проверяло лечение рака и не доказывало эффективность доставки препаратов пациентам.
Одновременно метод открывает новый класс исследовательских инструментов: коммерчески доступные камеры как научные аналитические приборы. Если кинетику реакции можно отслеживать по цветовым изменениям с обычного смартфона — это снижает стоимость и порог входа для исследований в области наночастиц, открывая возможности для лабораторий с ограниченным бюджетом.
Читайте также: Наночастицы предложили для адресной доставки лекарств при эндометриозе.
Работа выполнена в лаборатории профессора Джилл Миллстоун и опубликована в журнале Langmuir. Исследователи продолжают применять созданную программу для наблюдения за реакциями.
