Срочные новости раздела
Ученые синтезировали стабильные светящиеся нанометки, перспективные для диагностики рака

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.

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 & ApplicationsИнформация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Посевные культуры и другие растения часто подвергаются атаке со стороны бактерий, вирусов и иных патогенов. В отличие от животных, у растений нет специализированных иммунных клеток, которые могут
подробнее...

Международная группа палеонтологов во главе с учеными из Технологического института Вирджинии (США) описала нового зароподоморфа и дала ему имя. Возраст скелета динозавра, который сохранился почти
подробнее...

Физики из 13 стран рассказали о результатах исследования относительной частоты рождения короткодействующих двухнуклонных корреляций в легчайших зеркальных ядрах, содержащих по три нуклона. Данные были
подробнее...

Коллектив учёных из Сколтеха опубликовал серию из трёх работ, посвящённых разным аспектам проникновения морской соли и других солей в мёрзлый грунт, содержащий газовые гидраты — льдоподобные
подробнее...

Группа ученых из Санкт-Петербурга показала, как работают гены на хромосомах типа ламповых щеток — особой формы хромосом, которые появляются в яйцеклетках кур. Оказалось, что с хромосом происходит
подробнее...

Коллектив зоологов из Чили, Аргентины, Германии и США опубликовал описание  нового вида птиц , обитающего на островах Диего-Рамирес, расположенных в проливе Дрейка примерно в 100 км к юго-западу от
подробнее...

Биологи из Университета Флориды и Нью-Йоркского университета (США) определили, что муравьиные королевы значительно увеличивают выработку инсулина, что способствует развитию яиц. Но матки также
подробнее...

Исследователи из Йельского университета (США) обнаружили, что воздействие света на нанопроволоки, созданные биопленочными сообществами бактерий, может увеличить электропроводность в этих природных
подробнее...

Китайские физики заставили бозе-конденсат атомов распределиться по синтетической импульсной решетке, полученной с помощью встречных лазеров с различным набором частот. Такая система понадобилась им,
подробнее...

Ученые физического факультета МГУ вместе с коллегами из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН и Национального исследовательского университета МИЭТ придумали способ кодировать
подробнее...

Ученые МГУ предложили новую молекулярную систему для управления активностью генов. В ее основе лежит искусственно сконструированный комплекс на базе вирусного фермента, способный присоединяться к
подробнее...

В настоящее время науке известны онкогенные мутации в более чем 300 генах, и зачастую возникает необходимость ранжировать их, чтобы определить мишени для основного воздействия при лечении. Но в
подробнее...

Новое исследование на мышах — и небольшое испытание, уже проведенное на людях — открывает перспективы лечения, которое поможет уменьшить когнитивные проблемы у людей с синдромом Дауна.
подробнее...

Испанские исследователи из Университета Овьедо изучили геном медузы Turritopsis dohrnii, известной как «бессмертная медуза». В отличие от родственных видов, эта медуза способна при определенных
подробнее...

Российские ученые предложили микробиологический метод, позволяющий эффективно синтезировать урсодезоксихолевую кислоту — препарат, который широко используется при лечении различных заболеваний печени.
подробнее...

Физики-теоретики обнаружили, что в концентрических кольцах фотонов, которые вращаются вокруг черных дыр, есть конформная симметрия — внешние кольца являются увеличенной копией внутренних. Для этого
подробнее...

Сотрудники биологического факультета МГУ создали первую полную электростатическую карту поверхности SARS-CoV-2. Она показывает распределение зарядов на компонентах оболочки коронавируса и позволяет
подробнее...

Необычный эффект, полученный индийскими коллегами в плазменно-пылевой системе, объяснили ученые Московского физико-технического института и Объединенного института высоких температур РАН. Эксперимент
подробнее...