劳埃-朗之万研究所 信用:CC0公共领域 尺寸小于100纳米的纳米粒子被用于在多个领域设计新材料和纳米技术
它们的小尺寸意味着这些颗粒具有非常高的表面积与体积比，并且它们的性质强烈依赖于它们的尺寸、形状和结合的分子
这为工程师设计可用于我们日常生活的材料提供了更大的灵活性
纳米粒子存在于防晒霜和化妆品中，也存在于我们的体内，作为药物输送载体和药物的造影剂
金纳米粒子被证明是纳米工程中的下一代工具，在如此小的尺寸下是一种有效的催化剂
然而，纳米材料也带来了潜在的风险，因为它们与生物和环境的相互作用还没有被完全理解——这意味着它们可能不会像预期的那样发挥作用，例如在人体中
虽然科学家已经能够通过改变纳米粒子的尺寸、形状、表面化学性质甚至物理状态来微调和设计它们的性质，但如此多种多样的可能性意味着精确地规定这些粒子在如此小的尺度下的行为也变得极其困难
这一点尤其令人担忧，因为我们依赖于纳米粒子在人体内的潜在用途
金纳米粒子是大分子和小分子的良好载体，使其成为将药物输送到人体细胞的理想载体
然而，预测它们被细胞吸收的程度和它们的毒性是困难的，理解使用这些纳米材料对健康的任何相关风险也是困难的
研究人员的一项欧洲合作，包括来自劳厄-朗之万研究所(ILL)、坦佩雷大学、赫尔辛基大学、挪威科技大学和格勒诺布尔阿尔卑斯大学的科学家，研究了金纳米粒子与模型生物膜相互作用时的物理和化学影响，以确定正在发生的行为机制
更好地理解决定纳米粒子是否被细胞膜吸引或排斥的因素，它们是否被吸附或内化，或者它们是否导致膜不稳定，将有助于我们确保纳米粒子以可控的方式与我们的细胞相互作用
例如，当使用金纳米粒子进行药物递送时，这一点尤其重要
正如《小》杂志所概述的，研究人员使用中子散射技术和计算方法相结合的方法来研究带正电荷的阳离子金纳米粒子和模型脂质膜之间的相互作用
该研究显示了温度和脂质电荷如何调节影响纳米粒子与膜相互作用的能量屏障的存在
此外，揭示了纳米颗粒-膜相互作用的不同分子机制，解释了纳米颗粒如何在脂质膜中内化，以及它们如何协同作用使带负电荷的脂质膜去稳定
使用分子动力学，一种研究原子运动的计算模拟方法，研究人员展示了金纳米粒子如何在原子水平上在系统中相互作用
这为解释和解释通过中子反射计在实际系统上获得的数据提供了一个补充工具
这项研究令人信服地表明，中子散射和计算方法的结合提供了比仅仅一种方法更好的理解
伊利诺伊大学软物质科学与支持主管乔万娜·弗拉格内托说:“纳米粒子被证明是帮助我们应对许多社会挑战的无价工具
例如，除了药物输送机制，金颗粒还可以用于癌症成像
由于对未来的希望如此之大，我们必须开发工具来更好地研究纳米材料，这样我们才能有效、安全地利用它们
这是通过中子科学技术的发展以及样品环境和样品制备的进步而实现的，样品制备在伊利诺伊州等设施中进行
" 格勒诺布尔阿尔卑斯大学的研究科学家马可·麦克卡利尼说:“有成千上万种不同大小和成分的纳米粒子，它们对细胞的影响各不相同
这项研究强调了计算技术和中子技术的互补性，这有助于更清楚地表明是什么影响了纳米粒子的行为
这将有助于我们预测未来细胞将如何与纳米粒子相互作用
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