使用光敏材料制成的“毛状”纳米粒子有朝一日成为“纳米载体”，为医生提供了一种同时将治疗药物和抗癌热量引入肿瘤的新方法。这是将防水，光敏和吸水材料结合到聚合物纳米反应器中以创建光响应金纳米粒子的新技术的一种潜在应用。

特定波长的光使得纳米颗粒根据需要组装和拆卸，允许纳米颗粒的动态组织用于体外智能药物释放。通过在组装时将化学分子包括在纳米颗粒结构中，可以将分子吸入肿瘤中 - 然后通过施加较短波长的光释放，从而通过光裂解触发分解。

除了这种动态的自组装和拆卸之外，化学分子的包封和释放还可以通过抗癌药物与位于纳米颗粒表面上的聚合物“毛发”的可逆共价键合来实现。通过吸收触发药物释放的相同光线，金纳米粒子还可以加热癌细胞，提供双重打击。

在广泛的其他应用中，纳米粒子自组装过程也可以通过合理设计聚合物毛发的环境因素(包括温度，pH或溶剂极性)触发。在这项研究中，使用了金纳米粒子，但该过程也可以由各种金属和金属氧化物制成自组装纳米粒子。通过用含有近红外响应组分的吸水聚合物定制纳米颗粒表面，可以在体内进行药物释放。

球形金纳米粒子可以用更复杂形状的纳米材料(例如中空纳米粒子，纳米棒或纳米管)代替，以更好地吸收近红外光以穿透生物组织。到目前为止，尚未对活细胞或生物体进行这些纳米颗粒的测试。

该研究得到了空军科学研究办公室和国家科学基金会的支持，并于1月31日发表在“美国国家科学院院刊”的早期版本中。佐治亚理工学院和华南理工大学的材料科学家共同撰写了该论文。

“我们设想这些光响应聚合物封端的金纳米粒子有一天可以作为纳米载体用于药物输送到体内，使用我们强大而可逆的装配和拆卸过程，”佐治亚理工学院教授林志群说。材料科学与工程。“用于癌症治疗，这个过程可以通过加热癌细胞同时将药物化合物引入肿瘤来增加治疗的影响。”

在光照下，光敏纳米颗粒的组件在一段时间内以可以通过光的强度和波长控制的速率分离。“因为可以随意打开和关闭拆卸，我们可以通过控制短波长曝光来提供药物的定时释放，”Lin补充道。

毛状纳米颗粒围绕β-环糊精的微小核心制造，其中生长聚(丙烯酸) - 嵌段 - 聚(7-甲基丙烯酰氧基-4-甲基香豆素)(PAA-b-PMAMC)的聚合物链。该材料吸引水溶性金属前体，其使用聚合物毛发内的空间作为纳米反应器以形成金纳米颗粒。

对于这些内部结构 - 亲水性PAA聚合物 - 研究人员添加了由疏水性单体MAMC制成的毛发。这些材料对光敏感，并且当受到365纳米波长的光照射时，通过光二聚化过程 - 交联 - 使纳米粒子自组装。

使用254纳米的较短波长，可以根据需要可靠地反转组装过程。

“一旦来自相邻金纳米粒子的聚合物链开始光交联，它们就会通过自组装过程将纳米粒子结合在一起，生成大量纳米粒子，”Lin说。“这个过程是完全可逆的，可以在很多周期内重复进行。”

该研究小组将染料分子纳入自组装纳米粒子中，以模拟可能采取的措施，以纳入和释放化疗药物。结合到纳米颗粒中的磁性氧化物材料可以允许组件通过外部磁体引导到肿瘤部位，并且还可以支持诊断成像。

除了药物的活性之外，金纳米粒子的等离子体效应可以在纳米粒子经受光照时加热纳米粒子，通过第二种途径攻击癌细胞。

除了潜在的医疗用途之外，自组装技术还可以应用于光学，光电子学，磁性技术，传感材料和器件，催化和纳米技术。该技术还可以导致结晶动力学的新基础研究，使用自组装过程产生由聚合物链结合在一起的“人造晶体”。

Lin的实验室多年来致力于两亲性星形嵌段聚合物，增加了新功能并探索纳米粒子系统的新功能。