تولید نانوذرات طلای متخلخل توسط محققان دانشگاه تهران

در این اختراع یک روش ساده و ارزان برای سنتز نانوذرات متخلخل طلا با استفاده از توئین ۲۰ و اسیدنیتریک پیشنهاد شده است و به‌عنوان یک کاربرد، بارگذاری DNA روی آن بررسی شده است.

یافته‌های رساله فاطمه حکیمیان، دانشجوی دکتری بیوفیزیک مرکز بیوشیمی و بیوفیزیک دانشگاه تهران و با راهنمایی دکتر هدایت‌اله قورچیان، استاد گروه بیوفیزیک، منجر به ثبت روش جدید «تولید نانوذرات متخلخل طلا» در انجمن مخترعان آمریکا شد.

بر اساس گزارش این تحقیق، نانوذرات فلزی به دلیل چگالی کم و سطح تماس مؤثر، دارای کاربردهای بالقوه در زمینه‌های مختلف از جمله کاتالیز، پلاسمونیک، انتقال دارو، حافظه‌های مغناطیسی، تصویربرداری پزشکی و تشخیص مولکول‌های زیستی است که توجه زیادی را به خود جلب کرده است. از میان این ذرات، نانوذرات متخلخل طلا به دلیل خواص ساختاری، شیمیایی و مکانیکی منحصربه‌فرد خود در سنسورها، دیسک‌ها و الکترودها برای ابرخازن‌های الکتروشیمیایی و نیز به‌عنوان کاتالیزور کارایی زیادی دارند.

Process for Porous Tween Gold Nano-Particles Formation

نانوذرات متخلخل طلا نسبت به نانوذرات طلا و فیلم‌های طلایِ حاویِ نانوحفره، از نسبت سطح به حجم بالاتری برخوردارند. لذا انتظار می‌رود به‌دلیل دارا بودن دو سطح نانوساختار (اندازه ذره و تخلخل سطح آن) دارای کاربرد گسترده‌تری باشند.

گزارش‌های متعددی در متون برای سنتز نانوذرات متخلخل طلا وجود دارد. رایج‌ترین روش استفاده شده، روش حذف آلیاژی است که می‌تواند از آلیاژ طلانقره از طریق حل کردن نقره در یک محیط خورنده تهیه شود.
 

Photographs of Tween Gold Nano-Particles in the Presence of Nitric Acid

از میان روش‌های دیگر می‌توان به روش رشد به‌واسطه دانه‌گذاری اشاره کرد که توسط ژانگ و همکارانش گزارش شد. پدیریدی و همکارانش، نانوذرات متخلخل طلا را با استفاده از HAuCl4 به‌عنوان پیش‌ماده، هیدروکوئینون به‌عنوان ماده کاهنده و پلی وینیل پیرولیدون را به‌عنوان سورفکتانت در حضور یون‌های نقره سنتز کردند. اگرچه این روش‌ها دارای عملکرد خوبی است، اما همچنان تقاضای زیادی برای روش‌های سریع، ارزان و ساده که نانوذرات متخلخل طلا را با اندازه کوچکی تولید کند و دارای پایداری زیادی باشد، وجود دارد.

از طرفی اتصال اولیگونوکلئوتید به نانوذرات طلا کاربردهای وسیعی به‌عنوان انتقال ژن و دارو و ساخت سنسور برای تشخیص مولکول‌های دیگر دارد. برای مثال، آپتامرها می‌توانند برای عامل‌دار کردن نانوذرات طلا استفاده شوند و بسته به نوع آپتامر مورد استفاده، این سیستم می‌تواند برای اتصال به هر مولکولی به کار رود.
 

Mechanism of Porous Tween Gold Nano-Particles Formation

اولیگونوکلئوتیدها اغلب از طریق یک لینکر تیول که از طریق شیمیایی به انتهای ′۵ یا ′۳ آنها متصل شده است به نانوذرات طلا کونژوگه می‌شوند. گروه تیول تمایل زیادی به طلا دارد و با آن اتصال کوالان برقرار می‌کند. شایع‌ترین روش برای اتصال اولیگو به طلا روش بلوغ نمک است که در این روش در چند مرحله پی در پی نمک به سیستم اضافه می‌شود و با این روش تمایل اتصال اولیگو به سطح طلا افزایش می‌یابد. اما این روش به دلیل مرحله بلوغ نمکی وقت‌گیر است و حتی ممکن است تا دو روز به طول بیانجامد. در این اختراع، بعد از تولید نانوذرات متخلخل طلا با یک روش جدید، ساده و ارزان، توانایی اتصال این نانوذرات به DNA تیول‌دار بعد از دو ساعت بدون مراحل متعدد اضافه کردن نمک نشان داده شده است.
 

Atomic Force Microscopy images of Porous Tween Gold Nano-Particles

به گفته پژوهشگر این رساله، سنتز نانوذرات متخلخل طلا با این روش، دارای مزیت‌های فراوانی است که سادگی و ارزان بودن آن از جمله این ویژگی‌های متمایز کننده است.