Золотые наносферы — ключевой компонент в быстрых медицинских тестах, но их массовое производство с одинаковым размером и формой долго оставалось сложной задачей. Ученые нашли решение: теперь можно получать идеальные 35-нанометровые сферы из золотых нанокубов всего за один этап. Раньше для этого требовалось медленно добавлять реагенты по каплям, но новый метод использует нагрев, который запускает химические реакции на поверхности частиц. В результате получаются одинаковые наносферы, идеально подходящие для диагностики инфекций.

Тесты вроде тех, что использовались для выявления COVID-19, работают за счет оптических свойств золотых наночастиц — они дают видимый сигнал. Но если частицы разного размера, точность теста падает. Оптимальный вариант — сферы больше 30 нм: они дают четкий сигнал и лучше связываются с биомолекулами. Проблема в том, что традиционные методы синтеза требуют долгой и кропотливой работы, что мешает масштабированию.

В исследовании, опубликованном в издании Precision Chemistry, группа из Технологического института Джорджии предложила простой способ: вместо пошагового добавления реагентов — однократное введение с последующим нагревом. При высокой температуре ионы брома отрываются от поверхности нанокубов, запуская процесс превращения в сферы. Полученные частицы не уступают по качеству тем, что делали старыми методами, но производятся быстрее и в больших объемах.

Как это работает:

• Сначала создаются мелкие 10-нм золотые сферы-зародыши.
• Затем их доращивают до 30-нм кубов, контролируя форму с помощью бромида калия.
• Наконец, кубы нагревают в специальном растворе — они округляются, становясь идеальными сферами.

Спектроскопия подтвердила: частицы действительно однородные, а их оптические свойства даже лучше, чем у аналогов. Метод совместим с непрерывным производством, что открывает путь к промышленному выпуску.

Мы разобрались, как именно ионы брома влияют на форму частиц, и это позволило создать не просто красивый с научной точки зрения метод, но и практичный для массового производства, — говорят авторы.

Такие наносферы можно покрывать антителами или ДНК-зондами для точного обнаружения патогенов — это важно в условиях эпидемий или в удаленных регионах. Но применение не ограничивается диагностикой: их можно использовать для доставки лекарств, в биосенсорах или даже в терапии рака.

Главное преимущество — снижение стоимости и упрощение производства золотых наночастиц. Сегодня многие диагностические тесты дороги именно из-за сложности синтеза компонентов. Если метод масштабируют, это ускорит создание дешевых тестов на малярию, ВИЧ или новые вирусы.

Вторая перспектива — гибкость технологии. Размер 35 нм выбран не случайно: такие частицы хорошо видны в оптических системах, но метод, вероятно, можно адаптировать и для других размеров. Например, более крупные наносферы эффективнее для фотодинамической терапии.

Исследователи не уточняют, насколько метод чувствителен к примесям в исходных реактивах. В промышленных условиях даже следы других металлов могут повлиять на процесс. Также неясно, как поведет себя система при попытке синтезировать частицы другого размера — возможно, для каждого случая придется подбирать условия заново.

Ранее ученые создали двумерные монослои золота для катализа.