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Los Científicos explican la existencia del chirality intrínseco en nanocrystals ordinarios

Las personas de científicos de la Universidad y de la Universidad Dublín de ITMO de la Trinidad publicaron los primeros resultados experimentales que mostraban que los nanocrystals ordinarios poseen chirality intrínseco y se pueden producir en condiciones normales como a medias mezcla de las imágenes de espejo de uno a. El descubrimiento de esta propiedad fundamental en nanocrystals abre nuevos horizontes en nano y biotecnología y remedio, por ejemplo, para las aplicaciones tales que apuntó salida de la droga. Los resultados del estudio fueron publicados en Cartas Nanas.

Éstos son puntos levógiros y dextrógiros del quantum con defectos quirales izquierdos y derechos. Haber: Cortesía de la Universidad de ITMO

Desde entonces el revelado de nanocrystals artificiales, los científicos pensaron ese chirality -- la propiedad de un objeto a ser non-superimposable con su imagen de espejo -- estaba al azar o totalmente ausente en nanocrystals.

Un experimento común conducto por los investigadores de las Ópticas del laboratorio de Quantum Nanostructures en la Universidad de ITMO y del Centro para la Investigación sobre Nanostructures y Nanodevices Adaptantes (CRANN) en la Universidad de la Trinidad ha demostrado que los nanocrystals estándar (los puntos del quantum del selénido del cadmio y las varillas del quantum), de hecho, compone una mezcla racémica (del 50:50) “de formularios quirales correctos” y “izquierdos”. Hasta ahora, los nanocrystals quirales podían ser logrados solamente artificial asociando las moléculas quirales especiales del ligand a la superficie de nanocrystals.

Chirality es intrínseco a muchos objetos del mundo natural, a partir de partículas elementales a los aviones c-5 espirales. Nuestro cuerpo, así como muchos otros objetos biológicos complejos, se hace casi totalmente de biomoléculas quirales. Importantemente, la actividad biológica “de formularios correctos” y “dejados” de la misma pasta pudo diferir dramáticamente. A Menudo solamente un formulario quiral es comestible o tiene el efecto terapéutico requerido, mientras que su contrario será en el mejor de los casos inútil. Por ejemplo, las moléculas de un ibuprofen bien conocido del calmante tienen dos isómeros ópticos del espejo. Una de ellas las ayudas releva de hecho dolor, mientras que la otra no sólo no releva dolor, pero es tóxica para el organismo.

Un indicador dominante del ambiente quiral se llama actividad óptica: dependiendo del formulario quiral de un nanocrystal, puede girar el avión de la luz polarizada a la derecha o a la izquierda. Una solución normal de nanocrystals por definición no revela ninguna actividad óptica, que fuera atribuida siempre al inexistence evidente del chirality en nanocrystals. La división “se fue” y los formularios “correctos” de nanocrystals, los científicos de la Universidad de ITMO y Universidad de la Trinidad manejada para probar el contrario.

“La ausencia de actividad óptica en una solución de nanocrystals se puede explicar por el hecho de que una mezcla racémica (del 50:50) combina “versiones izquierdas” y “correctas” de los nanocrystals que giran simultáneamente el avión de la polarización en direcciones opuestas, así anulándose,” dice a Maria Mukhina, investigador en la Óptica del laboratorio de Quantum Nanostructures. “Explicamos la misma existencia del chirality intrínseco en nanocrystals por los defectos quirales que ocurren naturalmente durante la síntesis normal de nanocrystals.”

Yurii Gun'ko, profesor en la Universidad de la Trinidad y el codirector del Centro Internacional de la Investigación y de Educación para la Física de Nanostructures en los comentarios de la Universidad de ITMO sobre las aplicaciones potenciales del método desarrollado por el grupo:

“Hay una demanda global para las nuevas maneras de obtener nanoparticles quirales. Creemos que nuestro método encontrará aplicaciones en biopharmaceutics, nanobiotecnología, nanotoxicology y biomedecina, particularmente para los diagnósticos médicos y la salida apuntada de la droga. Por ejemplo, si todos los nanoparticles de uso general son de hecho quirales, después durante la acción recíproca con un objeto biológico el 50 por ciento de la mezcla del nanoparticle penetrará en el objeto biológico (e.g célula), mientras que seguirá habiendo el otro 50 por ciento fuera. Las implicaciones de esta conclusión son cruciales para el área del nanotoxicology, pero nadie las consideraba antes. Otra aplicación potencial tiene que hacer con la capacidad de los puntos quirales del quantum de emitir la luz polarizada levógira y dextrógira, que permite crear los dispositivos tales como visualizaciones olográficas tridimensionales y mucho más.”

Para separar diversos formularios quirales de nanocrystals y capturar la manifestación de su chirality intrínseco, los científicos subieron con una técnica que, según el grupo, se puede potencialmente desplegar y utilizar con muchos otros nanomaterials inorgánicos.

Los investigadores sumergieron nanocrystals en una solución unmixable bifásica del agua y del disolvente orgánico (cloroformo). Pues los nanocrystals no son solubles en agua, para transferirlos a partir de fase orgánica al agua, los científicos agregaron la L-Cisteína, una molécula quiral usada con frecuencia como un ligand para tal transferencia de la fase. La Cisteína reemplaza ligands hidrofóbicos en la superficie de los nanocrystals que hacen estes último solubles en agua. Como consecuencia, sin importar el formulario quiral de la cisteína, todos los nanocrystals sin la anomalía terminarán hacia arriba en agua. Los Investigadores encontraron que si enfrían la solución e interrumpen la transferencia de la fase en cierta punta, es posible lograr una situación, en donde el conjunto de nanocrystals se divide igualmente entre las fases con “nanocrystals izquierdos” y “derechos” en diversas fases.

La actividad Óptica en los nanocrystals separados de esta manera se preserva incluso después el retiro subsiguiente de la cisteína de la superficie, que atestigua además al origen natural del chirality intrínseco en nanocrystals.

Fuente: http://en.ifmo.ru/