_ „Mai bine decât grafenul „Dezvoltarea materialelor poate îmbunătăți tehnologia implantabilă

Deplasați-vă, grafen. Există un material bidimensional nou, îmbunătățit în laborator. Borofenul, versiunea atomică subțire a borului sintetizată pentru prima dată în 2015, este mai conductor, mai subțire, mai ușor, mai puternic și mai flexibil decât grafenul, versiunea 2D a carbonului.

Acum, cercetătorii de la Penn State au realizat material potențial mai util prin conferirea de chiralitate - sau handedness - pe acesta, ceea ce ar putea face pentru senzori avansați și dispozitive medicale implantabile. Chiralitatea, indusă printr-o metodă niciodată folosită până acum pe borofen, permite materialului să interacționeze în moduri unice cu diferite unități biologice, cum ar fi celulele și precursorii proteinelor.

Echipa, condusă de Dipanjan Pan, Dorothy Foehr Huck & J. Lloyd Huck Profesor în Nanomedicină și profesor de știința materialelor și inginerie și de inginerie nucleară și-au publicat lucrările – prima de acest gen, au spus ei – în ACS Nano.

„Borofenul este un material interesant, deoarece seamănă foarte mult cu carbonul, incluzând greutatea atomică și structura electronică, dar cu proprietăți mai remarcabile. acesta este primul studiu care a înțeles interacțiunile biologice ale borofenului și primul raport privind conferirea de chiralitate asupra structurilor borofenului.”

Chiralitatea se referă la o fizicitate similară, dar nu identică, cum ar fi mâinile stângi și drepte. În molecule, chiralitatea poate face ca unitățile biologice sau chimice să existe în două versiuni care nu pot fi potrivite perfect, ca într-o mănușă din stânga și din dreapta. Se pot oglindi unul pe celălalt cu precizie, dar o mănușă stângă nu se va potrivi niciodată la mâna dreaptă așa cum se potrivește cu mâna stângă.

Borofenul este polimorf din punct de vedere structural, ceea ce înseamnă că atomii săi de bor pot fi aranjați în diferite configurații pentru a dați-i forme și proprietăți diferite, la fel ca și cum același set de blocuri Lego poate fi construit în structuri diferite. Acest lucru le oferă cercetătorilor capacitatea de a „ajusta” borofenul pentru a-i conferi diverse proprietăți, inclusiv chiralitate.

„Deoarece acest material are un potențial remarcabil ca substrat pentru senzorii implantabili, am dorit să aflăm despre comportamentul lor atunci când sunt expuși la celule”, a spus Pan. „Studiul nostru, pentru prima dată, a arătat că diverse structuri polimorfe ale borofenului interacționează cu celulele în mod diferit, iar căile lor de internalizare celulară sunt dictate în mod unic de structurile lor.”

Cercetătorii au sintetizat trombocitele de borofen – asemănător cu cel al borofenului. fragmente celulare găsite în sânge – folosind sinteza în stare de soluție, care implică expunerea unei versiuni sub formă de pulbere a materialului într-un lichid la unul sau mai mulți factori externi, cum ar fi căldura sau presiunea, până când se combină în produsul dorit.

Cercetătorii au descoperit că anumiți aminoacizi, cum ar fi cisteina, s-ar lega de borofen în locații distincte, în funcție de caracterul lor chiral. Cercetătorii au expus trombocitele de borofen chiralizate la celulele de mamifere într-un vas și au observat că manipularea lor a schimbat modul în care au interacționat cu membranele celulare și au pătruns în celule.

Conform lui Pan, această descoperire ar putea informa aplicațiile viitoare, cum ar fi dezvoltarea imaginilor medicale de rezoluție mai mare cu contrast care ar putea urmări cu exactitate interacțiunile celulare sau o livrare mai bună a medicamentelor cu interacțiuni precise material-celulă. În mod critic, a spus el, înțelegerea modului în care materialul interacționează cu celulele și controlul acestor interacțiuni ar putea duce într-o zi la dispozitive medicale implantabile mai sigure și mai eficiente.

„Structura unică a borofenului permite un control magnetic și electronic eficient, „, a spus Pan, observând că materialul ar putea avea aplicații suplimentare în îngrijirea sănătății, energie durabilă și multe altele. „Acest studiu a fost doar începutul. Avem mai multe proiecte în derulare pentru a dezvolta biosenzori, sisteme de administrare a medicamentelor și aplicații de imagistică pentru borofen.”

(Fluierul)