En plus acide, environnements à faible pH, les nanofeuillets s'aplatissent. En plus basique, environnements à pH élevé, les nanofeuilles roulent en rouleaux serrés. Selon le morphing de forme de la nanofeuille, la lumière proche infrarouge frappe la forme différemment, renvoyer un signal lumineux différent où Kim peut le mesurer. Par ici, Kim peut détecter les emplacements des nanofeuillets, leur forme, et donc, pH à différents endroits à l'intérieur du corps et de l'environnement.
Les nanoparticules ont le potentiel de révolutionner l'industrie médicale, mais ils doivent posséder quelques propriétés critiques. D'abord, ils doivent cibler une région spécifique, afin qu'ils ne se dispersent pas dans tout le corps. Ils nécessitent également une sorte de méthode de détection, afin que les médecins et les chercheurs puissent suivre les particules. Finalement, ils doivent remplir leur fonction au bon moment, idéalement en réponse à un stimulus.
L'unité Nanoparticles by Design de l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University tente de développer de nouvelles particules aux propriétés sans précédent qui répondent toujours à ces exigences. Récemment, Le Dr Jeong-Hwan Kim a fait un pas en avant en expérimentant un nouveau type de nanomatériau :la nanofeuille. Spécifiquement, il a conçu un fort, stable, et un matériau 2-D intelligent traçable optiquement qui répond au pH, ou l'acidité ou la basicité de son environnement environnant. L'American Chemical Society a publié ses conclusions le 12 août 2014, dans leur journal, Matériaux appliqués et interfaces .
Les nanofeuillets sont inhabituels parmi les nanotechnologies car ils ne se conforment pas exactement à l'échelle nanométrique. Les feuilles que Kim a produites n'ont que quelques nanomètres d'épaisseur, assez mince pour gagner le préfixe "nano". Mais leur longueur et leur largeur peuvent être mesurées en microns, parfois avec des surfaces mesurables en centimètres; beaucoup plus grand que les nanostructures typiques. La structure des nanofeuillets leur donne la capacité de changer de forme, d'une surface plane à un rouleau. Malheureusement, la plupart des nanofeuilles s'enroulent et se déroulent spontanément. Si les chercheurs peuvent concevoir une nanofeuille pour changer de forme en réponse à un stimulus, ils peuvent l'utiliser pour un certain nombre de nouvelles applications.
Kim a essayé d'ajouter différents polymères à ses nanofeuilles pour les rendre réactives. Pour cette expérience, il a incorporé un polymère relativement simple qui réagit au pH. Il a découvert que la nanofeuille résultante s'enroulerait toujours en basique, conditions de pH élevé, et toujours aplatir en acide, conditions de pH bas. Kim a également rendu ses nanofeuilles sensibles à la lumière proche infrarouge, une longueur d'onde de lumière inoffensive pour l'homme. Selon la forme de la nanofeuille, le rayonnement proche infrarouge rebondit avec une longueur d'onde différente. De cette façon, Kim peut suivre les nanofeuilles de manière non invasive, même s'il ne les voit pas. En utilisant ces propriétés optiques pour caractériser les nanofeuillets, Kim a déterminé qu'il pouvait se rapprocher du pH.
Kim imagine des ingénieurs biomédicaux enveloppant des médicaments à l'intérieur de nanofeuilles enroulées de sorte que lorsque la feuille se déroule, il libère le médicament. nanofeuillets réactifs au PH, par exemple, pourrait s'avérer utile pour cibler différentes parties du tube digestif humain, qui modifie le pH entre l'estomac acide et les intestins basiques. Pourtant, ce n'est que le début; créer une nanofeuille réactive consiste simplement à ajouter le bon polymère. "Une nanofeuille est comme une pâte à pizza, " Kim a dit. " Peu importe ce que vous aimez mettre dessus, une garniture, deux garnitures, tout, vous pouvez. » Une nanofeuille avec un polymère thermosensible pourrait brûler les tumeurs environnantes pour les détruire, fonctionnant comme une sorte de chimiothérapie super-spécifique. "Il est facile d'amener les nanofeuillets jusqu'aux cellules cancéreuses, " explique Kim. Cibler des tissus spécifiques consiste simplement à ajouter le biomarqueur approprié, pour que le corps envoie la nanofeuille à sa place.
"L'avantage du roulement signifie que cette nanofeuille peut piéger de nombreux marqueurs ou médicaments en toute sécurité à l'intérieur du corps, " a déclaré Kim. En encapsulant une substance dangereuse, comme un médicament contre le cancer, dans une nanofeuille, les médecins peuvent attaquer des parties très spécifiques du corps. Cela réduirait la quantité de médicament nécessaire et minimiserait les effets secondaires. "Il y a des tonnes de polymères et de métaux intelligents, " Kim a dit, expliquant les nombreuses propriétés qu'il espère intégrer à la nanotechnologie. « Cette nouvelle structure est composite, ce qui signifie qu'il nous permet de mélanger toutes sortes de composants. Kim a juste besoin de construire la bonne nanofeuille pour chaque objectif.
