روش‌های نوین در کنترل اندازه ذرات نانوخوشه‌ها

زیرا اندازه خوشه‌های تشکیل شده نقش تعیین‌کننده‌ای در سمی یا غیرسمی بودن این ترکیبات برای سلول‌های انسانی دارد. پژوهشگران مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) برای اولین بار روشی برای تهیه نانوخوشه‌ها ابداع کردند که در آن اندازه خوشه‌ها را می‌توان کنترل نمود. این نانوخوشه‌ها با گذشت زمان پایدار می‌مانند و در نتیجه اثرات آنها بر سلول را می‌توان به دقت مطالعه نمود.

پژوهشگران در آزمایشات خود نمونه‌هایی از نانوذرات طلا، نقره، اکسید سریوم و پلی استایرن با بار مثبت ساختند و هرکدام از نمونه‌ها را در محلول قرار داده و صبر کردند تا فرآیند کپه شدن انجام شود. آنها فرآیند کپه شدن را با اضافه کردن پروتئین بووین سرم آلبومین (BSA) به محلول متوقف کردند. هرچه مدت زمان کپه شدن نانوذرات طولانی تر می‌شد، اندازه خوشه حاصل نیز بزرگ‌تر بود. به عنوان مثال، استفاده از نانوذرات نقره با اندازه 23 نانومتر منجر به تشکیل خوشه‌ای با توزیع وزن حدود 43 و قطری معادل 1400 نانومتر شد. این روش برای به دست آوردن توزیع اندازه مشابهی در3 نانوذره دیگر نیز به کار گرفته شد.

پژوهشگران دریافتند «زمان انجماد» مشابه (لحظه‌ای که پروتئین BSA به محلول اضافه می‌شود تا فرآیند را متوقف کند) توزیع یکسانی از نظر اندازه در هر چهار نانوذره آزمایش شده به وجود می‌آورد. به علاوه، تمام محلول‌های پراکنده شده توسط پروتئین BSA به مدت 2 الی 3 روز پایدار باقی ماندند، که این زمان برای انجام بسیاری از مطالعات بر روی سمی بودن آنها کافی است.

پس از موفقیت در کنترل اندازه کپه‌های تشکیل شده توسط نانوذرات، پژوهشگران می‌خواستند ثابت کنند که محصولات آنها قابل استفاده بودند. نانوخوشه‌های نقره در اندازه‌های مختلف با خون اسب مخلوط شد تا اثر اندازه خوشه‌ها بر سمی بودن گلبول‌های قرمز خون مورد بررسی قرار گیرد. حضور هموگلوبین، مولکولی بر پایه آهن که حامل اکسیژن در گلبول قرمز است، به پژوهشگران نشان می‌داد که آیا یون‌های نقره که از خوشه وارد محلول شده‌اند توانسته بودند گلبول را در هم بشکند یا خیر.

ضمنا اندازه‌گیری مقدار هموگلوبین در محلول برای هر اندازه خوشه میزان سمی بودن را مشخص می‌کرد. میزان سمی بودن ممکن است مربوط به میزان یون نقره آزاد شده از خوشه باشد.پژوهشگران متوجه شدند هنگامی که اندازه خوشه افزایش می‌یابد، گلبول قرمز کمتر تخریب می‌شود. آنها تصور می‌کنند نانوخوشه‌های بزرگ آهسته‌تر از نانوخوشه‌های کوچک در محلول حل می‌شوند و در نتیجه یون‌های نقره کمتری به محلول وارد می‌کنند.

در آینده تیم تحقیقاتی قصد دارد با جزئیات بیشتری خوشه‌ها با اندازه‌های مختلف را مشخصه‌یابی کند و سپس با انجام آزمایش بر این خوشه‌ها، اثر نانوذرات بر سمی شدن سلول‌های پوشش‌ها (مانند پلیمرها) را بررسی کنند.