نانوخوشه‌هاي طلا و كشف دانشمندان ژاپني درباره‌ي «چگونگي حرکت ذره‌ها از درون سلول‌ها»

دانشمندان ژاپني موفق به كشف «چگونگي حرکت ذره‌ها از درون سلول‌ها» شدند.
به‌گزارش سايت خبري «ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو» به‌نقل از سايت به‌نشاني Physorg.com دانشمندان ژاپني دريافته‌اند «بلورهاي ترکيبات آلي» شريک بسيار خوبي براي «مواد کامپوزيتي طلايي» مي‌باشند. «نانوذرات طلا» تمام سطوح بلورهاي آلي را به‌طور يکنواخت پوشش نمي‌دهند بلکه انتخابگر بوده و تنها وجوه خاصي را اشغال مي‌کنند.
اين گزارش مي‌افزايد: نه‌تنها خانم‌هاي دوستدار جواهرات بلکه دانشمندان نيز مجذوب «خوشه‌هاي طلا» گرديده‌اند. نانوذرات به‌دليل خواص منحصر به فرد «نوري»، «الکترونيکي» و «کاتاليستي» خود مورد توجه بوده و بلوک‌هاي ساختماني ايده‌آلي براي نانوساختارها مي‌باشند. مواد کامپوزيتي با آرايش يک يا دو بعدي نانوذرات طلا براي ساخت اجزاي نانومقياس جذاب مي‌باشند. «سيجي شينكايي» (Seiji Shinkai) و همکارانش از تک‌بلورهاي ميلي‌متري «آمينو اسيد L - سيستئين» استفاده کردند.
يک تک‌ بلور از يک شبکه‌ي بلوري يکنواخت منفرد تشکيل مي‌شود. «سيستئين» به‌شکل منشورهاي شش‌ضلعي متبلور مي‌شود. چنين بلوري دو سطح شش‌ضلعي موازي با هم دارد که گوشه‌هاي آن‌ها به‌وسيله‌ي شش وجه مستطيلي به‌هم وصل شده‌اند.
اگر يک بلور شفاف به‌مدت دو ساعت در محلول حاوي «نانوذرات طلا» معلق بماند بنفش‌رنگ مي‌شود. زير ميکروسکوپ مشخص است که تنها دو وجه موازي شش‌ضلعي بنفش شده است و سطوح مستطيلي بدون تغيير باقي مانده و بي‌رنگ مي‌باشند. ايجاد رنگ بنفش در سطوح شش‌ضلعي به‌دليل رسوب‌ نانوذرات طلا روي اين سطوح مي‌باشد. مشخص است که نانوذرات طلا انتخابگر بوده و تنها روي سطوح شش‌ضلعي منشور رسوب مي‌کنند.
مولکول‌هاي «سيستئين» به‌صورت لايه لايه در منشور قرار مي‌گيرند که اين لايه‌ها موازي سطوح شش‌ضلعي مي‌باشند.اين لايه‌ها با شبکه‌اي دوبعدي از پيوندهاي هيدروژني - که ميان گروه «آميني» و «اسيدي» «آمينو اسيد» ايجاد مي‌شوند - کنار هم نگه‌داشته مي‌شوند. اين گروه‌هاي قطبي روي سطح شش‌ضلعي قرار گرفته و با استفاده از «نيروي الکتروستاتيکي» نانوذرات طلا را جذب مي‌کنند. اما سطوح مستطيلي به‌صورت يک در ميان از گروه‌هاي قطبي و غيرقطبي تشکيل شده‌اند.
دانسيته‌ي گروه‌هاي قطبي جاذب‌ روي اين سطوح پايين‌تر از آن است که بتواند نانوذرات طلا را به خود جذب کند. ايجاد پوشش انتخابگر سطح در بلورهاي ميکرومقياس نيز اتفاق مي‌افتد. به‌عنوان مثال مي‌توان از نانوذرات طلا براي ايجاد پيوند با مواد ديگر بهره برد. با استفاده از نيروهاي جاذبه و دافعه ميان سطوح پوشيده و نپوشيده بلورها، اين امکان به‌وجود مي‌آيد که بتوان مجموعه‌اي به هم فشرده از اين بلورها را به‌صورت جهت‌دار ايجاد نموده و در نتيجه ساختارهاي توده‌اي را به شکل کاملاً هدفمند و دلخواه توليد نمود.{mospagebreak}
اين گزارش درباره‌ي «امكان رديابي درون سلولي با استفاده از نانوذرات روکش‌شده‌ي طلا»، مي‌افزايد: نانوذرات طلا به‌دليل دارا بودن ويژگي‌هاي «فيزيکي» و «نوري» منحصر‌به‌فرد، به‌سرعت به ابزار مفيدي براي محققان زيست‌پزشکي بدل شده‌اند. با اين وجود به‌کارگيري مؤثر آن‌ها در تحقيقات «سرطان» و «تومور‌شناسي باليني» به توانايي تثبيت پيوند ميان اين ذرات با «مولکول‌هاي هدف» و «داروها» بستگي دارد.
استفاده از نوعي روکش جديد با عامل زيستي، با قابليت چسبندگي شديد به سطح نانو‌ذرات طلا مي‌تواند عامل مؤثري براي برقراري اتصال پروتئين‌ها و ساير مولکول‌ها به سطح نانوذرات طلا باشد.
دکتر «منصور آميج» (Mansoor Amij) و همکارانش در دانشگاه «شمال شرقي» (Northeastern) موفق به ساخت شکل اصلاح‌شده‌اي از پليمرهاي زيست‌سازگار «پلي‌اتيلن ‌گليکول» (PEG) شدند که مي‌تواند عاملي براي برقراري پيوند ميان نانوذرات طلا و ساير مولکول‌ها باشد. در حالت طبيعي ساختار «پلي‌اتيلن ‌گليکول» (PEG) به‌گونه‌اي‌است که از هر سر به يک گروه الکلي ختم مي‌شود و اين محققان براي حل مشکل روکش‌دهي، تنها يکي از اين گروه‌هاي الکلي را با يک «گروه تيول» جايگزين کردند؛ به‌عبارت ساده‌تر يک اتم اکسيژن را با يک اتم «سولفور» تعويض کردند. يکي از خواص «سولفور»، قابليت «تشکيل پيوندهاي بسيار مستحکم با طلا» مي‌باشد به‌علاوه گروه‌ الکل آزاد باقي‌مانده نيز قادر به برقراري پيوند شيميايي با انواع ديگري از مولکول‌ها است.
«پلي‌اتيلن ‌گليکول» (PEG) به‌عنوان فضاپرکن، فاصله‌ي مناسب ميان «نانوذرات طلا» و «مولکول پروتئين» اتصالي به آن را ايجاد مي‌کند و هيچ‌گونه مداخله‌اي در تعاملات پروتئين با هدف زيستي‌ ندارد. در مجموع «پلي‌اتيلن ‌گليکول» (PEG)، ذره‌هاي بسيار ريز نامرئي را به «ماکروفاژها» منتقل مي‌نمايد. ماکروفاژها سلول‌هاي سيستم ايمني بدن مي‌باشند که به‌طور طبيعي ذره‌هاي موجود در جريان خون را از بين برده و از تجمع آن‌ها در رگ‌ها جلوگيري مي‌‌کنند.{mospagebreak}
پس از دستيابي به اين راه‌حل، به‌کارگيري «پلي‌اتيلن ‌گليکول» (PEG) با گروه عاملي زيستي براي متصل نمودن يک نمونه مولکول خشک «فلوئورسنت» به «نانوذرات طلا» امکان‌پذير گرديد. در ضمن با ارزيابي «ميزان سميت» اين ذرات مشخص شد که اين ساختار در محدوده‌ي وسيعي از مقادير «فاقد اثر سمي» مي‌باشد.
سپس محققان با رديابي اين نانوذرات، با استفاده از «ذره‌بين فلوئورسانس» به‌نحوه‌ي عبور نانو‌ذرات از ميان غشاي بيروني سلول‌‌ها پي بردند و با اين کشف موفق به درک «چگونگي حرکت ذرات از درون سلول‌ها» شدند.
محققان هم‌چنين معتقدند دستيابي به امکان اتصال دسته‌ي وسيعي از مولکول‌ها به سطح نانوذرات طلا و مشخص نمودن آن‌ها در حين عبور از درون سلول، ابزار جديد و مناسبي براي مطالعه‌ي مکانيزم‌هاي انتقال درون سلولي فراهم مي‌آورد.
جزويات اين پژوهش - که به‌وسيله‌ي مؤسسه‌ي ملي سرطان انجام شده است - در مقاله‌اي با عنوان:
Surface Functionalization of gold NanoParticles Using Hetero-Bifunctional Poly (Ethylene Glycol) Spacer for Intracellular Tracking and Delivery
ذکر گرديده است