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Os Cientistas explicam a existência do chirality intrínseco em nanocrystals ordinários

Uma equipe dos cientistas da Universidade de ITMO e da Faculdade Dublin da Trindade publicou os primeiros resultados experimentais que mostram que os nanocrystals ordinários possuem o chirality intrínseco e podem ser produzidos em condições normais como uma mistura da metade-e-metade das imagens invertidas de se. A descoberta desta propriedade fundamental nos nanocrystals abre horizontes novos em nano e biotecnologia e medicina, por exemplo, para tais aplicações como visou entrega da droga. Os resultados do estudo foram publicados em Letras Nano.

Estes são pontos levorotatory e dextrorotatory do quantum com defeitos chiral esquerdos e direitos. Crédito: Cortesia da Universidade de ITMO

Depois a revelação de nanocrystals artificiais, os cientistas pensaram esse chirality -- a propriedade de um objeto a ser non-superimposable com sua imagem invertida -- era aleatório ou completamente ausente nos nanocrystals.

Uma experiência comum conduzida por pesquisadores dos Sistemas Óticos do laboratório de Nanostructures do Quantum na Universidade de ITMO e do Centro para a Pesquisa sobre Nanostructures e Nanodevices Adaptáveis (CRANN) na Faculdade da Trindade demonstrou que nanocrystals padrão (pontos do quantum do selenide do cádmio e hastes do quantum), de facto, compo uma mistura racemic (do 50:50) “de formulários chiral direitos” e “esquerdos”. Até aqui, os nanocrystals chiral podiam somente ser conseguidos artificial anexando moléculas chiral especiais da ligante à superfície dos nanocrystals.

Chirality é intrínseco a muitos objetos do mundo natural, partindo das partículas elementares às galáxias espirais. Nosso corpo, assim como muitos outros objetos biológicos complexos, são feitos quase inteiramente de biomoléculas chiral. Importante, a actividade biológica “de formulários direitos” e “deixados” do mesmo composto pôde diferir dramàtica. Frequentemente somente um formulário chiral é comestível ou tem o efeito terapêutico exigido, quando sua antípoda será o melhor possível inútil. Por exemplo, as moléculas de um ibuprofeno conhecido do analgésico têm dois isómero ópticos do espelho. Um delas certamente ajudas alivia a dor, quando o outro não somente não aliviar a dor, mas é tóxico para o organismo.

Um indicador chave do ambiente chiral é chamado actividade óptica: segundo o formulário chiral de um nanocrystal, pode girar o plano da luz polarizada à direita ou à esquerda. Uma solução normal de nanocrystals por definição não revela nenhuma actividade óptica, que seja atribuída sempre ao inexistence aparente do chirality nos nanocrystals. Ter-se dividido “saiu” e formulários “direitos” dos nanocrystals, cientistas da Universidade de ITMO e Faculdade da Trindade controlada provar o oposto.

“A ausência de actividade óptica em uma solução de nanocrystals pode ser explicada pelo facto de que uma mistura racemic (do 50:50) combina “versões esquerdas” e “direitas” dos nanocrystals que giram simultaneamente o plano de polarização em sentidos opostos, assim cancelando-se para fora,” diz Maria Mukhina, pesquisador no Sistema Ótico do laboratório de Nanostructures do Quantum. “Nós explicamos a existência mesma do chirality intrínseco nos nanocrystals pelos defeitos chiral que ocorrem naturalmente durante a síntese normal dos nanocrystals.”

Yurii Gun'ko, professor na Faculdade da Trindade e no co-director do Centro Internacional da Pesquisa e de Educação para a Física de Nanostructures em comentários da Universidade de ITMO em aplicações potenciais do método desenvolvido pelo grupo:

“Há uma procura global para maneiras novas de obter nanoparticles chiral. Nós acreditamos que nosso método encontrará aplicações no biopharmaceutics, na nanobiotecnologia, no nanotoxicology e na biomedicina, em particular para diagnósticos médicos e a entrega visada da droga. Por exemplo, se todos os nanoparticles de uso geral são certamente chiral, a seguir durante a interacção com um objeto biológico 50 por cento da mistura do nanoparticle penetrarão no objeto biológico (por exemplo pilha), quando outros 50 por cento permanecerão fora. As implicações desta conclusão são cruciais para a área do nanotoxicology, mas ninguém considerou-as antes. Uma Outra aplicação potencial tem que fazer com a capacidade de pontos chiral do quantum para emitir-se a luz polarizada levorotatory e dextrorotatory, que torna possível criar dispositivos tais como indicadores holográficos 3-D e muito mais.”

Para separar formulários chiral diferentes dos nanocrystals e capturar a manifestação de seu chirality intrínseco, os cientistas vieram acima com uma técnica que, de acordo com o grupo, pudesse potencial ser expandida e usado com muitos outros nanomaterials inorgánicos.

Os pesquisadores imergiram nanocrystals em uma solução unmixable bifásica de água e de solvente orgânico (clorofórmio). Porque os nanocrystals não são solúveis na água, a fim transferi-los da fase orgânica à água, os cientistas adicionaram o L-Cysteine, uma molécula chiral usada freqüentemente como uma ligante para tal transferência da fase. O Cysteine substitui ligantes hidrofóbicas na superfície dos nanocrystals que fazem os últimos solúveis em água. Em conseqüência, apesar do formulário chiral do cysteine, todos os nanocrystals sem exceção terminarão acima na água. Os Pesquisadores encontraram que se refrigeram a solução e interrompem transferência da fase em algum ponto, é possível conseguir uma situação, onde o conjunto de nanocrystals é dividido ingualmente entre as fases com “os nanocrystals esquerdos” e “direitos” em fases diferentes.

A actividade Óptica nos nanocrystals separados desta maneira é preservada mesmo depois a remoção subseqüente do cysteine da superfície, que demonstra adicionalmente à origem natural do chirality intrínseco nos nanocrystals.

Source: http://en.ifmo.ru/