De minuscules particules d'or sont bonnes pour le transfert de chaleur et pourraient être un outil prometteur pour créer un chauffage localisé dans, par exemple, une cellule vivante. Dans de nouvelles expériences, Des chercheurs allemands de l'Institut Niels Bohr ont mesuré la température de particules d'or de taille nanométrique avec une extrême précision et ont examiné leur capacité à faire fondre les membranes lipidiques entourant les cellules, ouvrant la voie à la dissolution des cellules malades. Les résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Lettres nano .

Les nanoparticules d'or ont une forte interaction avec la lumière en fonction de leur taille et c'est précisément leur taille physique qui leur donne des couleurs différentes. Sa couleur est le résultat de la force avec laquelle une particule d'or diffuse et absorbe la lumière à différentes longueurs d'onde. Par conséquent, quand la lumière chauffe la particule d'or, la couleur a une signification pour sa température.

La recherche a été menée dans le groupe Optical Tweezers à l'Institut Niels Bohr. Les pincettes optiques sont des instruments sophistiqués, qui, à l'aide d'une lumière laser extrêmement focalisée, peut piéger et retenir des particules d'or à l'échelle nanométrique. Un nanomètre est un millième de millimètre et donc très petit. Les particules d'or mesurent entre 60 et 200 nanomètres.

"Les particules peuvent être chauffées à l'aide de la lumière infrarouge de la pince à épiler optique et en tournant la lumière de haut en bas, vous pouvez contrôler la chaleur", explique le doctorant en biophysique, Anders Kyrsting, qui a mené la recherche avec ses collègues du groupe Optical Tweezers.

Mais à quel point les particules d'or extrêmement petites chauffent-elles exactement ? Il est important de connaître la température précise afin d'avoir un contrôle complet sur la situation. Les particules sont trop petites pour être mesurées directement, vous pouvez donc mesurer indirectement par leur effet.

Anders Kyrsting a rapproché de plus en plus les particules d'or chaudes d'une membrane cellulaire artificielle composée de lipides. Lorsqu'ils sont assez proches, les lipides fondent et si vous savez exactement quand certains lipides fondent, vous pouvez l'utiliser pour calculer la température des particules d'or. Il s'avère que les particules d'or sont capables d'atteindre plusieurs centaines de degrés à une intensité lumineuse inférieure à 1 watt.

Doux et efficace

Avoir une particule chaude signifie que vous avez un outil que vous pouvez utiliser - une toute petite source de chaleur, qui est bien défini. En faisant fondre les lipides dans une membrane cellulaire, la cellule sera dissoute – tuée. Mais seulement cette cellule.

"La chaleur diminue si rapidement qu'à juste un rayon d'une particule d'or de la surface, la chaleur est la moitié de la température qu'elle est à la surface. C'est-à-dire, qu'à une longueur de cellule typique loin de la particule, la chaleur aura tellement diminué qu'elle est inoffensive", explique Anders Kyrsting.

"La technique peut également être utilisée comme un outil pour changer les températures en quelques microsecondes. Lorsque la température de la surface d'une nanoparticule d'or chauffée diminue de plusieurs centaines de degrés par micromètre, il est, par exemple, possible d'avoir deux états séparés - une forme liquide et une forme plus solide dans les systèmes cellulaires artificiels constitués de petites vésicules lipidiques. Ici, la surface frontière entre les deux états sera très nette, ce qui est utile si vous voulez étudier les membranes cellulaires", explique Anders Kyrsting.