Nel laboratorio della Penn State, un team di ricercatori ha sviluppato una tecnica innovativa per conferire chiralità al borophene, un materiale bidimensionale derivato dal boro, con potenziali applicazioni in sensori avanzati e dispositivi medici impiantabili. Questo studio pionieristico, pubblicato su ACS Nano, rappresenta il primo esame delle interazioni biologiche del borophene, aprendo nuove prospettive per l’imaging medico e la somministrazione di farmaci.
Il borophene, sintetizzato per la prima volta nel 2015, si distingue per essere più conduttivo, sottile, leggero, forte e flessibile rispetto al grafene. La ricerca condotta presso la Penn State ha introdotto la chiralità nel borophene attraverso un metodo mai utilizzato precedentemente, permettendo al materiale di interagire in modi unici con diverse unità biologiche come cellule e precursori proteici.
Il professor Dipanjan Pan, insieme ai suoi colleghi, ha esplorato le capacità del borophene di interagire con le cellule in modi diversi a seconda delle sue strutture polimorfiche, che variano a seconda dell’arrangiamento degli atomi di boro. Questa polimorficità offre la possibilità di modulare le proprietà del materiale, inclusa la sua chiralità.
La metodologia adottata per la sintesi del borophene includeva l’uso di onde sonore ad alta energia su polveri di boro, seguito dalla miscelazione di queste piastre con diversi aminoacidi in soluzione liquida per indurre la chiralità. Durante questo processo, gli atomi di zolfo presenti negli aminoacidi mostravano una preferenza di legame con il borophene rispetto agli atomi di azoto.
Gli esperimenti hanno dimostrato che gli aminoacidi, come la cisteina, si legano al borophene in punti specifici influenzati dalla loro chiralità. L’esposizione delle piastre chiralizzate di borophene a cellule mammifere ha rivelato che la chiralità influenzava il modo in cui queste interagivano con le membrane cellulari e venivano internalizzate dalle cellule.
Secondo Pan, queste scoperte potrebbero guidare lo sviluppo di tecniche di imaging medico di alta risoluzione e sistemi di somministrazione di farmaci più mirati, migliorando l’efficacia e la sicurezza dei dispositivi medici impiantabili. Inoltre, il controllo delle interazioni del borophene con le cellule potrebbe avere implicazioni significative non solo nel campo sanitario, ma anche nell’energia sostenibile e oltre.
Questo studio, supportato parzialmente dai Centers for Disease Control and Prevention, dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e dal Department of Defense, segna solo l’inizio di una serie di progetti volti a sviluppare ulteriori applicazioni del borophene in biosensori, sistemi di somministrazione di farmaci e applicazioni di imaging.