Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat selvittävät laajassa katsausartikkelissa metallinanoklusterien käyttösovelluksia katalyysin, biokuvantamisen, kemiallisen tunnistuksen ja biolääketieteen aloilla.

Tutkijatohtori María Francisca Matusin ja professori Hannu Häkkisen laatima katsaus ilmestyi Nature Reviews Materials –julkaisusarjan kesäkuun 2023 numerossa sen kansikuva-artikkelina.

Nanoklusterimateriaalen hyödyntämisen tekee mahdolliseksi niiden tarkan atomirakenteen tuntemus. Materiaaleista kehitetään sovelluksiin sopivia laskennallisen suunnittelun ja kokeellisen tutkimuksen vahvalla yhteistyöllä.

Syöpälääkkeiden täsmäkuljettimiksi

Metallinanoklustereilla on hybridirakenne. Niiden metallinen ydin koostuu koostuu jalometalleista, kuten kullasta ja hopeasta, tai jalometallien ja siirtymämetallien, kuten palladiumin ja platinan, sekoituksesta.

Metallinen ydin on suojattu orgaanisten ligandimolekyylien kerroksella. Ligandimolekyylien kemiallinen luonne määrittää klusterien liukoisuuden eri ympäristöissä ja mahdollistaa klusterin orgaanisen ulkopinnan funktionalisoinnin ja vuorovaikutukset ympäristön kanssa.

Hyvä esimerkki ovat sovellukset, joissa klusterin ulkopintaan kiinnitetään vaikkapa syöpäsolujen solureseptoreita tunnistavia peptidimolekyyleja ja lääkemolekyyleja. Näin saadaan aikaan syöpälääkkeiden täsmäkuljettimia.

Klustereita voidaan käyttää myös biologisten molekyylien kemiallisina tunnistimina tai leimapartikkeleina, kun esimerkiksi suuria proteiineja tai proteiineista koostuvia viruspartikkeleita kuvataan elektronimikroskopian avulla.

”Tutkijat yllättyvät myös jatkossa”

Klusterit koostuvat muutamasta kymmenestä tai muutamasta sadasta metalliatomista, mikä mahdollistaa tarkkojen simulointimenetelmien käytön niiden rakenteiden ja ominaisuuksien tutkimisessa.

“Vaikka metallinanoklustereita on tutkittu jo usean vuosikymmenen ajan, vasta viime aikoina tutkijayhteisö on kiinnostunut niiden monista potentiaalisista sovelluksista hyvin laajalla rintamalla katalyysista biolääketieteeseen”, kertoo artikkelin pääkirjoittaja María Francisca Matus.

“Olemme vakuuttuneita siitä, että nämä atomintarkat nanorakenteet tulevat edelleenkin yllättämään tutkijat erityisesti biolääketieteen alalla.”

Hannu Häkkisen mukaan pyyntö katsausartikkelin kirjoittamisesta on tunnustus Jyväskylässä pitkään jatkuneelle metallinanoklusterien tutkimukselle.

”Toivomme, että katsaus katalysoi tutkijayhteisössä vielä suurempaa kiinnostusta klusteritutkimuksen alalle”, Häkkinen sanoo.

(Kuva Pixabay) Metallinanoklustereita voidaan käyttää esimerkiksi kuljettimina, jotka vievät lääkkeen elimistössä tarkasti oikeaan kohteeseen. Kuvituskuva.

Lue myös:

Nanoklusterien pintakemia ohjaa uusien toiminnallisten materiaalien kasvua

Edistysaskel nanorakenteiden aromaattisuuden tutkimuksessa

Koneoppiminen ennustaa nanohiukkasten rakennetta

Ilmakehän pahiskaasun kimppuun kultahiukkasilla

Tilaa Kemiamedian uutiskirje!

Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tärkeimmät tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista.

Arvomme uusien uutiskirjetilaajien kesken palkintoja.

Lue lisää ja tee tilaus täällä.

P.S. Oletko kemian seurojen jäsen? Jos haluat uutiskirjeemme myös vuonna 2023, käy uusimassa tilauksesi täällä.