光雕刻的“纳米火山”为药物递送带来了希望

北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种制造“纳米火山”的方法，通过将不同颜色的光照射到由合成聚合物制成的纳米级“水晶球”上。这些纳米火山可以储存精确数量的其他材料，并为新的药物递送技术带来希望。

研究人员将球形透明聚合物纳米颗粒直接放置在薄膜的平面上，从而创造出纳米火山。然后用紫外线照射透明球体，散射光线并在薄膜上形成图案。这种薄膜是由一种光反应性材料制成的，只要受到光的照射，这种材料就会发生化学变化。然后，研究人员将薄膜浸入液体溶液中，冲洗掉暴露在光线下的部分薄膜。剩下的材料形状像一个纳米级的火山。

“我们可以控制光的模式通过改变纳米粒子的直径的球体,或通过改变波长(或颜色)的光发光球体,”徐说,博士生在北卡罗莱纳州的机械和航空航天工程,一篇论文的第一作者描述工作。“这意味着我们可以控制这些结构的形状和几何形状，比如纳米火山空洞的大小。”

研究人员开发了一个高度精确的计算机模型，根据纳米尺度球体的直径和光的波长预测纳米火山的形状和尺寸。

由于这些结构精确地测量了空心核，精确地测量了纳米火山“口”的开口，因此它们是药物传递机制的良好候选。核心的大小可以让使用者控制纳米火山储存药物的数量，而纳米火山顶部开口的大小可以用来调节药物的释放。

“在这个过程中使用的材料相对便宜，而且这个过程可以很容易地扩大，”北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程助理教授、该论文的合著者张志浩博士说。“此外，我们可以在一个均匀的图案阵列中生产纳米火山，这也可能对控制药物传递有用。”

Chang的团队目前正在努力提高对纳米火山释放速率的了解，比如不同大小的纳米颗粒从不同大小的火山口“逃逸”的速度。Chang说:“这是药物输送应用的基本信息。”

“将我们对光如何通过粒子散射的理解应用到纳米光刻中，从而提出一些可以真正帮助人们的东西，这是令人兴奋的。”

纸”,利用胶体粒子光散射的三维纳米光刻技术，于6月12日在线发表ACS Nano．论文主要作者是北卡罗来纳州立大学博士生张旭。共同作者是Chang和北卡罗来纳州立大学硕士学生Jonathan Elek。这项研究得到了NASA早期职业教员奖和美国国家科学基金会在北卡罗来纳州立大学的ASSIST工程研究中心的支持。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

利用胶体粒子光散射的三维纳米光刻技术

作者: Xu A. Zhang, Jonathan Elek和Chih-Hao Chang，北卡罗莱纳州立大学

发表2013年6月12日ACS Nano

DOI: 10.1021 / nn402637a

文摘:光和胶体元素之间的相互作用可以产生大量有趣的近场光学图案。通过检测其光学和胶体特性，可以对其强度分布进行裁剪并用于三维纳米光刻。在这里，我们研究了利用光从胶体粒子散射来制造复杂的中空纳米结构。在这种方法中，单个胶体球被照亮以创建散射图案，这是由光阻近距离捕获的。不需要外部的光学元件，胶体元件本身就提供了光强度图样的调制。制作的纳米结构可以设计成有多个壳层、有限的体积和单个顶部开口，类似于“纳米火山”。这种结构的几何形状依赖于散射光的分布，并且可以通过检查光粒子的相互作用来精确地建模。这种中空的纳米结构可以用来捕获纳米材料，我们证明了它们能够捕获50纳米二氧化硅纳米粒子。这些清晰的表面中空结构可以进一步功能化，用于控制药物传递和生物捕获。具有不同几何形状和材料组成的胶体元素也可以被合并，以检查其他光胶体相互作用。