Nanočestice slične proteinima razvrstavaju se unutar rastućih kristala, omogućujući kontrolirano oslobađanje

Znanstvenici su otkrili metodu kojom se nanočestice nalik proteinima mogu spontano organizirati unutar rastućih kristala, nudeći novi pristup stvaranju strukturiranih kompozitnih materijala.

Eksperiment je uključivao dvije vrste sintetičkih nanočestica, od kojih je svaka dizajnirana da liči na proteine po veličini i sastavu. Jedna vrsta sastojala se od čvrstih sfera promjera oko 100 nanometara, s poli ((benzil metakrilat) jezgrom okruženom ljuskom koja sadrži sulfate označenom crvenom fluorescentnom bojom. Druga vrsta je bila šuplja, nalik na mjehuriće, promjera oko 300 nanometara. Ove čestice dijele su slično polimerno jezgro, ali su imale vanjski sloj bogat karboksilatom označen zelenom fluorescentnom bojom.

Uvođenjem ovih nanočestica u otopinu i dozvoljavanjem rasta kristala kalcita, istraživači su promatrali kako se čestice prirodno razdvajaju u različite regije unutar kristalne rešetke. Kako su se formirali kristali kalcita, nanočestice su bile enkapsulisane unutar rastuće mineralne matrice. Umjesto da budu ujednačeno raspoređene, dvije vrste čestica zauzimale su odvojene domene, pokazujući razinu organizacije sličnu složenim strukturama koje se nalaze u prirodnim biomineralima kao što su kost i ljuska. Ovo ponašanje samo-sortiranja pripisuje se suptilnim varijacijama kemije površine nanočestica, što je utjecalo na njihovu interakciju s kristalnom rešetkom.

Proces se odvijao bez vanjske intervencije, što ukazuje na to da je sortiranje potaknuto unutarnjim fizičkim i kemijskim svojstvima. Da bi nadzirali ovaj fenomen, istraživači su koristili specijalizirani laserski mikroskop koji je sposoban za snimanje slika u realnom vremenu procesa rasta kristala.

Uspjeh studije ovisio je o preciznoj kontroli dizajna i sinteze nanočestica. Istraživači su koristili kombinaciju RAFT polimerizacije i samo-sastavljanja izazvanog polimerizacijom (PISA) kako bi konstruirali nanočestice s dosljednom veličinom i karakteristikama površine. Ova razina kontrole bila je od suštinskog značaja za repliciranje uvjeta potrebnih za efekt samo-sortiranja. Bez takve preciznosti, složenost interakcija između više vrsta nanočestica bila bi teško upravljati. Ovaj rad predstavlja ključni napredak na području biomimetike, gdje je cilj replicirati strukturna i funkcionalna svojstva prirodnih materijala.

Pokazujući da se sintetičke nanočestice mogu samostalno organizirati unutar rastućih kristala, studija otvara nove mogućnosti za razvoj naprednih kompozitnih materijala s prilagođenim svojstvima.