Neue Nanoteilchen zu Diagnostik- und Abtastzwecken
Mit typischen Größen zwischen 2 und 10 nm zählen Quantendots zu den Halbleiternanokristallen, die gemeinhin als Fluoreszenznanoteilchen beim Bioimaging verwendet werden. Manche Bestandteile der Quantendots sind jedoch selten und hochtoxisch. Um diese Herausforderung zu überwinden, fokussierten sich die Forscher des Projekts NANOLIGHT (Synthesis and characterization of nanostructured materials with luminescent properties for diagnostic and therapeutic applications) auf Silizium und Kohlenstoff, die zu den reichhaltigsten Stoffen auf der Erde zählen und von Natur aus nicht giftig sind. Im Gegensatz zu deren Volumenstruktur sind nanostrukturiertes Silizium und Kohlenstoffnanodots stark fluoreszierend, lichtbeständig und sie zeigen eine einstellbare Lumineszenz von der roten bis zu der infrarotnahen Region. Wissenschaftler machten unter Anwendung zweier unterschiedlicher Methoden bemerkenswerte Fortschritte im Hinblick auf die Synthetisierung dieser lumineszenten Nanoteilchen. Die erste beinhaltete eine thermische Verarbeitung von Silsesquioxan – einer siliciumorganischen Verbindung – zur Herstellung einer eingekapselten Oxidmatrix für den Siliziumnanokristall. Die zweite Methode beinhaltete eine Laserpyrolyse von Siliziumgrundstoffen. Die Wissenschaftler wandten diese Prozesse jeweils mit kohlenstoffbeinhaltenden Grundstoffen für die Herstellung von Kohlenstoffnanodots an. Die neu synthetisierten Nanoteilchen wurden erfolgreich als selektive Ionisationssonden für die biologische Abtastung und für fluoreszierende Markierungen zur Abbildung von Gliazellen und für Photokatalysatoren bei der Wasserdekontamination verwendet. Im Allgemeinen weisen die fluoreszierenden NANOLIGHT-Nanoteilchen ein großes Potenzial für die Verwendung als Stoffe auf, die kombinierte Diagnostik- und Behandlungseigenschaften beinhalten oder als Sensoren für organochlore Schadstoffe, welche ein Risiko für die Gesundheit des Menschen darstellen. In Anbetracht deren großem Vorkommen und der geringen Kosten der unbearbeiteten Ausgangsstoffe bieten diese Materialien auch eine höhere Kostenwettbewerbsfähigkeit im Vergleich zu Quantendots.
Schlüsselbegriffe
Nanoteilchen, Diagnostik, Abtastung, nanostrukturiertes Silizium, Kohlenstoffnanodots, Bioimaging
