在高靶向藥物輸送和環境清理方面,微小奈米載體有巨大潛力。為研究奈米載體,科學家需要附著熒光染料或重金屬標記來觀察其結構,而在此過程中奈米載體的結構和行為經常會被破壞。最近,美國華盛頓州立大學研究人員開發出一種新技術,利用一種軟X射線,以更簡單、非破壞性的方式觀察奈米載體的內部結構、化學性質和環境行為,且完全不需要任何標記。

用於藥物輸送的有機奈米載體通常由碳基分子製成,碳基分子要麼親水,要麼疏水。這些所謂的親水和疏水分子結合在一起,在水中自組裝,會將疏水部分隱藏在親水外殼內。

此次,研究人員使用軟共振X射線來分析奈米載體。軟X射線是一種特殊的光,位於紫外線和硬X射線之間。硬X射線就是醫生用來觀察骨折的光。這些特殊的軟X射線幾乎可以被任何東西吸收,包括空氣,所以這項新技術需要高真空環境。

研究團隊採用軟X射線來研究一種可列印的碳基電子産品材料,其可作為水基有機奈米載體穿透水膜。由於每個化學鍵可吸收不同波長或顏色的軟X射線,因此,研究人員調整了X射線的顏色,通過它們獨特的化學鍵來照明奈米載體的不同部分。這使得他們能夠評估奈米載體的結構、大小和水分含量,以及奈米載體如何應對不斷變化的環境。

他們還用軟X射線技術研究了一種聚皂奈米載體,這種載體是為了捕獲泄漏到海洋中的原油而開發的。聚皂可以從單個分子中創建奈米載體,最大限度地擴大其表面積以捕獲碳氫化合物,例如在漏油中發現的碳氫化合物。研究人員發現,聚皂的開放式海綿狀結構可以從高濃度到低濃度持續存在,這使其在現實應用中更加有效。

華盛頓州立大學物理學家布萊恩柯林斯説:“對於研究人員來説,能夠近距離檢查所有這些奈米載體的結構很重要,這樣他們就可以避免代價高昂的試驗和錯誤。”

柯林斯表示,這項技術應該可以讓研究人員評估這些結構在不同環境中的行為。例如,對於智慧藥物輸送來説,人體內可能有不同的溫度、pH水準和刺激物質,研究人員想知道這些奈米結構是否足夠結實以應對體內的這些情況,如果能早點確定這一點,就可以為醫學研究節省更多時間。