«Нам впервые удалось создать одну наночастицу из двух других, – говорит автор исследования профессор биоинженерии Сиаоху Гао из Университета Вашингтона.- Одна из них сделана из полупроводника, а вторая – из металла, и нам удалось соединить их так, чтобы полностью сохранить функциональные возможности обеих».

В центре конструкции расположена квантовая точка – флуоресцирующий шарик из полупроводника диаметром несколько нанометров. Размеры полупроводника сопоставимы с длиной волны видимого света, поэтому он обладает уникальным свойством – при незначительном сжатии или расширении преобразует проходящие сквозь него лучи света, меняя их цветовой оттенок.

Эта часть наночастицы отвечает за сканирование окружающей среды и передачу изображения. Она окружена золотой сверкающей оболочкой – второй частью механизма. Круг ее обязанностей – доставка лекарственных препаратов на своей поверхности, снятие артритных болей и получение инфракрасного изображения.

Однако если просто соединить полупроводник с металлом, то нанофункции обоих материалов перестанут работать. Электромагнитные поля веществ будет взаимодействовать, нейтрализуя друг друга. Поэтому создатели универсального нанобота разделили две поверхности защитным барьером из органического протеина.

Протеин изолирует оптические и электрические поля полупроводника и металла, позволяя им эффективно работать на расстоянии всего трех нанометров друг от друга. Профессор Гао сравнивает получившийся инструмент с яйцом, где квантовая точка является желтком, протеиновая изоляция – белком, а золотая наночастица завершает конструкцию, как скорлупа.

Кроме того, в процессе создания нанобота ученые обнаружили, что расстояние между ядром и оболочкой можно легко регулировать. Оказалось, что если использовать вместо протеина полимер, это расстояние будет находиться в прямой зависимости от длины молекулы наполнителя. Достаточно добавить одно звено в молекулярную цепочку полимера, и золотая оболочка отодвинется от квантовой точки дальше.

Общий диаметр нанобота составляет всего 15–20 нанометров. При таких размерах он сможет не только свободно перемещаться по сосудам и капиллярам организма, но и проникать внутрь отдельных клеток. Золотое покрытие делает новый инструмент безопасным для человеческого организма, а использование в качестве изолятора полимера многократно увеличивает срок службы нанобота.