納米技術：新的，安全的氧化鋅量子點！
由有機金屬化合物製備的氧化鋅納米晶體是安全的：來自華沙波蘭科學院物理化學研究所和華沙理工大學的化學家表明，ZnO納米點不與生物環境相互作用。圖片來源：IPC PAS，Grzegorz Krzyzewski。
如今，氧化鋅納米粒子是最常用的納米材料之一。它們似乎對人類是安全的，但它們的毒性仍然沒有標準，儘管進行了調查，但ZnO納米材料的毒理學影響仍然模糊不清。來自華沙的波蘭科學院（IPC PAS）和華沙理工大學（PW）的研究人員最近開發出一種生產無缺陷ZnO量子點的方法，該點具有持久的物理化學性質，如單分散性，相對較高的量子效率，記錄 - 標準條件下的長髮光壽命和EPR靜音。穩定表面的緊密配合和不可滲透的有機殼使新的ZnO量子點能夠抵抗化學和生物環境。
“我們的氧化鋅納米晶體具有前所未有的高質量，其特點是化學和物理性能明顯優於目前最常用的涉及無機前體的溶膠 - 凝膠方法，”Janusz Lewinski教授（IPC PAS，PW）說。“發光壽命長達幾個數量級。此外，直到現在，只觀察到短的ZnO光致發光衰變，大約幾十到十幾皮秒，這是溶膠 - 凝膠納米粒子的特徵，或者稍長的納秒級，僅適用於ZnO單晶。”
結合生物活性分子，新的納米粒子可用於生物學或醫學，例如用於成像細胞和組織，這將使得能夠更準確地監測疾病發展和治療功效。在“ 化學 - 歐洲期刊 ”上發表的一篇文章中，華沙科學家與克拉科夫雅蓋隆大學的一個小組合作，證明他們的氧化鋅納米粒子是安全的。該研究可以為生物和醫學實驗室以及其他應用快速引入新的ZnO量子點。
通過溶膠 - 凝膠方法以經典方式製造的ZnO納米晶體不能很好地穩定或與環境隔離。例如，在無機ZnO核心和生物環境之間的界面處發生的相互作用可導致活性氧物質的產生或潛在毒性鋅陽離子的溶解和釋放。
“氧化鋅通常被認為是一種相對安全且具有生物相容性的材料。然而，許多ZnO的毒理學研究涉及納米顆粒，它們的大小不均勻，而且太大而無法滲透到細胞中。我們也意識到，在實踐中，許多納米粒子的特性不僅取決於它們的尺寸，還取決於納米晶ZnO和有機穩定層的表面性質。因此，我們決定改進我們的一鍋，自支撐有機金屬合成方法，以便ZnO產生的納米顆粒在細胞內部表現得儘可能中性，“Malgorzata Wolska-Pietkiewicz博士（PW）說。
Lewinski教授的團隊從有機金屬化合物（前體）生產氧化鋅量子點。對於生物學應用，最終結果是穩定的球形納米顆粒，其由結晶ZnO核心組成，其直徑為4至5納米，被有機配體殼包圍。該殼增加了納米顆粒的尺寸（它們的流體動力學直徑為約12nm）並且保護無機核心免於由於與通常非常活潑的生物環境的相互作用而降解，同時消除了ZnO本身對該環境的影響。
“核心粒徑低於10納米的納米粒子特別容易滲透到細胞內。這些粒子被認為是毒性最大的。有趣的是，這些ZnO納米粒子在體外模型試驗中表現出極低的有害影響。最近的結果，以及在母體團隊中同時進行的研究，進一步證明了由於有機金屬分子前體的轉化而獲得的納米晶ZnO的獨特性質，“Wolska-Pietkiewicz博士指出。
但是，人們擔心它們對生物和環境的影響。納米粒子可以進入人體 - 呼吸道經常暴露於濃度升高的納米材料中，特別容易發生毒性。因此，選擇A549和MRC-5細胞系作為內部惡性腫瘤和正常肺細胞的體外模型。來自IPC PAS和PW的研究人員表明，改良納米粒子周圍的有機層是不可滲透的 - 鋅離子不會釋放到環境中，也不會形成活性氧。即使在高濃度下，新ZnO納米顆粒的毒性也可以忽略不計。
“我們生產ZnO量子點的方法意味著它們根本不與生物環境相互作用。因此我們有一個堅實的基礎來開始應用它們。不僅在醫學成像中，而且在其他領域納米粒子可能與人體相互作用，例如，作為油漆的組成部分之一。我們也在開發一種新的ZnO量子點合成技術，並尋找潛在的應用，作為NANOXO的一部分，NANOXO是一家初創公司，“總結Lewinski教授。
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