Ученые синтезировали стабильные светящиеся нанометки, перспективные для диагностики рака

Санкт-Петербургские физики вместе с коллегами из Городского университета Гонконга предложили способ получения хиральных углеродных точек из доступных органических веществ. Такие наночастицы способны испускать интенсивный свет и при этом являются чувствительными к определенному типу поляризации падающего излучения. Также они сохраняют свои оптические свойства на всем диапазоне рН и даже при многочасовом облучении ультрафиолетом, что делает их перспективными для разработок в области биосенсорики, биоимиджинга и тераностики, например одновременного обнаружения и лечения рака.

Раствор углеродных точек
© Елена Ушакова

Тераностика — современное направление исследований, которое предполагает, что одна и та же система выполняет сразу две функции: обнаружение злокачественных новообразований и их лечение. Ведутся активные разработки светоизлучающих наночастиц, среди которых перспективны углеродные точки. Эти наночастицы можно легко изготовить из доступных и недорогих органических веществ, они не вредят клеткам и тканям, ярко люминесцируют, то есть испускают собственное свечение после поглощения света. Еще их можно химически модифицировать и таким образом тонко настроить их физико-химические параметры или даже придать новые свойства, например противораковую активность или избирательность в отношении определенных клеточных белков.

Одна из важных характеристик большинства природных молекул — хиральность, то есть когда у них есть зеркальный «близнец», или энантиомер. Так, все белки состоят из аминокислот с левой хиральностью, а ДНК и РНК содержат «правые» остатки сахаров; лекарственные препараты-«близнецы» могут вовсе обладать разной активностью.

Хиральность важна и тем, что делает молекулы оптически активными, то есть они приобретают способность поворачивать плоскость волны падающего света в ту или иную сторону. Так можно находить определенные энантиомеры в смеси, поскольку, например, правый энантиомер будет связываться также с правым, или по поляризации света обнаруживать светящуюся метку в биологических тканях, нивелируя сигнал автолюминесценции от окружающей среды.

«Углеродные точки тоже можно сделать хиральными, причем разными способами. Очень привлекателен синтез “в одной колбе” или “one-pot” — в одном реакторе и без долгих и трудозатратных очисток между стадиями синтеза, — когда прекурсорами служат хиральные молекулы. Другой вариант — дорастить оболочку из хиральных молекул на изначально ахиральных наночастицах. В обоих случаях получаются оптически активные углеродные точки, однако природа сигнала кругового дихроизма в таких наночастицах была слабо изучена», — рассказывает одна из авторов статьи Елена Ушакова, кандидат физико-математических наук, заведующая лабораторией «Светоизлучающие углеродные квантовые наноструктуры» Университета ИТМО.

В своей новой работе исследователи Университета ИТМО и Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург) вместе с коллегами из Городского университета Гонконга представили способ гидротермального (в водном растворе и при высокой температуре) синтеза стабильных хиральных углеродных точек из разнообразных хиральных прекурсоров — L-цистеина, L-глутатиона, L-фенилглицина и L-триптофана.

Читайте также:  Химики МГУ с коллегами раскрыли биохимический механизм неспособности к обучению

Полученные наночастицы обладали отличными оптическими свойствами: так, квантовый выход флуоресценции достигал 57%, то есть на 100 фотонов возбуждающего света они испускают 57 собственных. Та же аминокислота триптофан, в том числе обеспечивающая собственное свечение биологических тканей, имеет значение квантового выхода порядка 13%. Такой результат позволяет надеяться, что сигнал синтезированных углеродных точек будет хорошо заметен на фоне собственного излучения и рассеяния образцов. Хиральность структуры углеродных точек проявилась в виде сигнала кругового дихроизма, то есть разного поглощения лево- и правополяризованного света. Также люминесценцию наночастиц можно было возбуждать инфракрасным фемтосекундным лазером через двухфотонное поглощение, что обеспечивает более глубокое проникновение сигнала возбуждения в образец и меньшее его повреждение. Еще углеродные точки сохраняли свои оптические свойства на протяжении почти семи часов облучения ультрафиолетом, что является хорошим эксплуатационным показателем для дальнейшего применения в биовизуализации. Авторы отметили отличную устойчивость углеродных точек к изменению рН: квантовый выход мало изменился даже в сильнокислых и сильнощелочных условиях.

«Результаты исследования показали, что наши углеродные точки можно применять в решении самых разных задач, таких как получение изображений тканей и клеток, создание биосенсоров и разработка тераностических препаратов», — подводит итог Елена Ушакова.

Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Light: Science & Applications
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Читайте также:  Ученые предложили новый способ борьбы с раком

Похожие статьи:

  1. Новый метод выявления допинга
  2. Новые люминесцентные наночастицы помогут проводить медицинские исследования с контрастом
  3. Создана нанокерамика со свойствами природной кости
  4. Доказана безвредность мобильных телефонов для здоровья
  5. Физики “закрыли” карбид технеция
  6. Разработан новый метод синтеза графеновых нанополосок

Метки Медицина, Технологии, Химия. Закладка постоянная ссылка. « Химики превратили аммиак в аминокислоты

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован.

Комментарий

Имя

Сайт

Δ

Источник материала: sci-dig.ru

Поделиться новостью: