Laser-ontworpen platina colloïdosomen maken efficiënte bijna-infrarood katalyse en kankertherapie mogelijk

Onderzoekers hebben een nieuwe laserondersteunde synthesemethode ontwikkeld om platina (PT) colloïdosomen (CS) te fabriceren met veelbelovende toepassingen in bijna-infrarood (NIR) fotokatalytische en enzym-mimicking-kankertherapie.

Interband- en intrabal -elektronische excitaties in overgangsmetaal nanokatalysatoren zijn cruciaal voor het genereren van hete dragers. In tegenstelling tot bekende goud (AU), zilver (Ag) en koper (Cu) nanodeeltjes (NP’s), die rechtstreeks hete dragers vormen door zichtbaar licht te absorberen, hebben PT NP’s een beperkte fotogeneratie van hete drager.

De unieke D-bandstructuur van PT zorgt echter voor een hoge dichtheid van elektronische toestanden in de buurt van de Fermi-energie. Daarom zou het foto -geavanceerde katalyse moeten vertonen. Gebruikmakend van deze eigenschap ontwierpen onderzoekers onder 100-nm colloïdosomen geconstrueerd uit ultrasme PT NP’s (≤5 nm) met breedbandlichtabsorptie die van de zichtbare tot NIR-golflengten overspant.

Simulaties van het eindige-verschil Tijddomein (FDTD) simulaties begeleidden het structurele ontwerp. Een kritische innovatie was het gebruik van door laser gegenereerde Mn₃o₄ nanodeeltjes, rijk aan korrelgrenzen, als robuuste steigers voor de uniforme verankering van de Ultrasmall PT NP’s. Deze architectuur vergemakkelijkte een efficiënte generatie van hete elektronen, zelfs onder lage energie-bestraling.

Deze studie toont aan dat NIR-foto-excitatie van PT CS het dubbele-enzym (CAT en OXD) en zelfcasalytische activiteiten van PT CS aanzienlijk verbetert. De resultaten zijn gepubliceerd in Angewandte Chemie International Edition. Het onderzoeksteam werd geleid door prof. Liang Changhao van de Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences, in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Padova van Italië en Shanghai Jiao Tong University.

Bovendien demonstreren in vivo experimenten het superieure antitumorvermogen van PT CS voor NIR-responsieve fotokatalytische tumortherapie, evenals de mogelijkheid om hun biodistributie te volgen met behulp van MRI-begeleiding.

Deze resultaten benadrukken de voordelen van de PT CS die succesvol zijn ontworpen voor een optimale en efficiënte generatie van hete elektronen onder NIR -lichtexcitatie.