特殊的 X 射線顏色與分子中的鍵產(chǎn)生共振（此圖中描繪了甲基）。這使科學(xué)家能夠選擇性地探測膠束納米載體的化學(xué)不同部分——正在開發(fā)用于與溢油清理相關(guān)的智能藥物和碳氫化合物封存。來源：華盛頓州立大學(xué)

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在實現(xiàn)高度靶向藥物輸送和環(huán)境清潔的微小納米載體的巨大潛力之前，科學(xué)家們首先需要能夠看到它們。

目前，研究人員不得不依靠附加熒光染料或重金屬來標(biāo)記有機納米載體結(jié)構(gòu)的一部分以進行研究，并且經(jīng)常在此過程中改變它們。一種使用化學(xué)敏感“軟”X 射線的新技術(shù)提供了一種更簡單、無干擾的方式來深入了解這個納米世界。

在Nature Communications發(fā)表的一項研究?中，一個研究小組展示了 X 射線方法對智能藥物遞送納米顆粒和旨在捕獲泄漏在海洋中的原油的聚皂納米結(jié)構(gòu)的能力。

“我們開發(fā)了一種新技術(shù)，無需任何標(biāo)記即可觀察納米載體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、化學(xué)和環(huán)境行為——這是迄今為止不可能實現(xiàn)的新能力，”華盛頓州立大學(xué)物理學(xué)家兼通訊作者布萊恩·柯林斯 (Brian Collins) 說。研究。“目前，你需要熒光標(biāo)簽才能看到納米載體的內(nèi)部，但這會改變它們的結(jié)構(gòu)和行為，特別是如果它們是由碳基材料制成的。借助這項新技術(shù)，我們已經(jīng)能夠觀察這些納米載體的內(nèi)部，分析它們的化學(xué)特性和濃度——并在它們完全自然的狀態(tài)下進行這一切，包括它們的水環(huán)境?！?/p>

用于藥物輸送的有機納米載體通常由碳基分子制成，這些分子要么喜歡水，要么討厭水。這些所謂的親水分子和疏水分子結(jié)合在一起，將在水中自組裝，而憎水部分隱藏在喜水片段的外殼內(nèi)。

疏水性藥物也會將自身插入結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)旨在僅在患病環(huán)境中打開和釋放藥物。例如，納米載體技術(shù)有可能允許化療只殺死癌細胞而不使患者生病，從而實現(xiàn)更有效的劑量。

雖然可以通過這種方式制造納米載體，但研究人員無法輕易看到其結(jié)構(gòu)的細節(jié)，甚至無法看到有多少藥物留在內(nèi)部或泄漏出來。熒光標(biāo)記的使用可以突出納米載體的某些部分——甚至使它們閃爍——但它們也會在這個過程中改變載體，有時甚至是顯著的。

相反，柯林斯和他的同事開發(fā)的技術(shù)使用軟共振 X 射線來分析納米載體。軟 X 射線是介于紫外線和硬 X 射線之間的一種特殊光線，是醫(yī)生用來觀察骨折的那種。這些特殊的 X 射線幾乎被包括空氣在內(nèi)的所有物體吸收，因此這項新技術(shù)需要高真空環(huán)境。

柯林斯的團隊采用了一種軟 X 射線方法來研究可打印的碳基塑料電子產(chǎn)品，以便它可以在這些水基有機納米載體上工作——穿透一小片水來做到這一點。

每個化學(xué)鍵都會吸收不同波長或顏色的軟 X 射線，因此在這項研究中，研究人員選擇了 X 射線顏色，通過它們獨特的鍵來照亮智能藥物納米載體的不同部分。

“我們基本上調(diào)整了 X 射線顏色以區(qū)分分子中已經(jīng)存在的鍵，”柯林斯說。

這使他們能夠評估其內(nèi)核中有多少和什么類型的材料，周圍納米殼的大小和含水量，以及納米載體如何響應(yīng)不斷變化的環(huán)境。

他們還使用軟 X 射線技術(shù)研究了一種聚皂納米載體，該載體是為捕獲泄漏在海洋中的原油而開發(fā)的。Polysoaps 可以從單個分子中產(chǎn)生納米載體，最大限度地增加其表面積以捕獲碳氫化合物，例如石油泄漏中發(fā)現(xiàn)的碳氫化合物。使用這項新技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)聚皂的開放海綿狀結(jié)構(gòu)可以從高濃度到低濃度持續(xù)存在，這將使其在實際應(yīng)用中更有效。

“對于研究人員來說，能夠近距離檢查所有這些結(jié)構(gòu)非常重要，這樣他們就可以避免代價高昂的反復(fù)試驗，”柯林斯說。

金相制樣過程中通過浸蝕得到金相組織的原理是什么?

為什么通過浸蝕可以看到金屬的晶界？是因為相對于基體來說，晶界更容易被腐蝕嗎？那么為什么晶界容易被腐蝕呢？是因為晶界的成分與基體不同嗎？

柯林斯說，這項技術(shù)應(yīng)該允許研究人員評估這些結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境中的行為。例如，對于智能藥物輸送，體內(nèi)可能有不同的溫度、pH 水平和刺激，研究人員想知道納米結(jié)構(gòu)是否保持在一起，直到條件適合應(yīng)用藥物。如果他們能夠在開發(fā)過程的早期確定這一點，他們就可以更確定納米載體在投入時間密集型醫(yī)學(xué)研究之前會發(fā)揮作用。

柯林斯說：“我們設(shè)想，這項新技術(shù)將使這些令人興奮的新技術(shù)的設(shè)計和開發(fā)速度更快、精度更高?！?/p>

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