Исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (США) разработали технологию формирования золотых наноразмерных «коробочек» с полимерным покрытием, которые могут раскрываться под действием излучения ближней ИК-области спектра.

Процесс получения таких «коробочек» весьма сложен. На первом этапе путем осаждения атомов серебра из нитрата AgNO3 формируются кубические серебряные кристаллы. Затем все восемь вершин кубов усекаются, и кристаллы нагреваются в тетрахлороаурате (III) водорода HAuCl4. Ионы золота «отнимают» электроны у атомов серебра, вследствие чего в центрах кубов постепенно формируется полость, а их поверхность покрывается золотой пленкой.

Некоторые электроны в созданных золотых наночастицах не связываются с конкретными атомами и составляют свободный электронный газ. При попадании излучения на поверхность наночастицы эти электроны могут совершать коллективные колебания, формируя так называемый поверхностный плазмон; возбуждение плазмона соответствует определенной резонансной частоте. Ученых более всего интересовали длины волн излучения, лежащие в промежутке 750–900 нм: именно здесь, в ближней ИК-области спектра, излучение может проникать на достаточную глубину в живые ткани. Изменяя толщину стенок «коробочки», исследователи достигли необходимой резонансной частоты, а манипуляции с размерами наночастиц позволили максимально увеличить долю энергии излучения, которая поглощается на этой частоте.

Поглощенная энергия преобразуется в тепловую. Стенки «коробочек» авторы покрыли слоем полимера (поли-N-изопропилакриламида), который при нагревании ведет себя довольно необычно. Если температура не превышает определенного (критического) значения, полимерные цепи вытягиваются в окружающее наночастицу пространство, закрывая все отверстия и предохраняя «груз» от выпадения. С повышением температуры полимер приобретает гидрофобные свойства, цепи «сжимаются», поры открываются, и содержимое попадает наружу.

Для того чтобы испытать свою технологию, исследователи поместили наночастицы в раствор красителя и, помешивая его, нагрели до температуры, превышающей критическую. Затем температуру понизили, и на «коробочки» было направлено лазерное излучение ближней ИК-области спектра; частицы красителя тут же высыпали наружу. В двух других опытах место красителя занимали противораковый препарат доксорубицин и фермент, который способен уничтожать бактерии; эти эксперименты также завершились успехом.