Химики из России создали материал, позволяющий просвечивать ткани глубоко под кожей
Ученые создали материал, содержащий ионы металлов иттербия, тербия и европия и способный преобразовывать ранее недоступный диапазон инфракрасного излучения в видимый свет. Кроме того, полученное соединение нетоксично для живых организмов, благодаря чему может использоваться для визуализации тканей, лежащих глубоко под кожей. Разработка будет полезна в биомедицине для высокоточного наблюдения за процессами внутри организма в реальном времени.
В медицинской диагностике для наблюдения за живыми тканями в реальном времени все чаще используют светящиеся наночастицы. Они поглощают инфракрасный свет и в ответ на него испускают свечение видимого диапазона. Хотя такой свет из-под кожи невозможно увидеть невооруженным глазом, его могут зарегистрировать специальные детекторы. С их помощью по свечению наночастиц врач может отследить движение лекарства к опухоли, определить границы новообразования и оценить, как работает тот или иной орган.
Однако материалы, из которых сейчас изготавливают такие наночастицы, сложно синтезировать, и они разрушаются при длительном освещении. Из-за этого с их помощью не удается проводить длительные наблюдения, например, отслеживать перемещение лекарств по организму. Кроме того, существующие материалы светятся только в ответ на такие длины волн (примерно 980 нанометров), которые не позволяют заглянуть достаточно глубоко в ткани (в органы, лежащие глубоко под кожей), не повреждая их. Поэтому ученые ищут новые более стабильные и безопасные материалы для светящихся наночастиц.
Химики из Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН (Новосибирск) с коллегами синтезировали материал, который испускает яркое свечение в видимом диапазоне в ответ на глубоко проникающее в организм инфракрасное излучение с длиной волны 1960 нанометров. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
За основу для нового соединения авторы взяли металл-органический каркас — сложную конструкцию из ионов металлов и органических молекул. Ученые синтезировали каркас с ионами иттербия, тербия и европия. Эти металлы были выбраны не случайно: иттербий выступал в роли «антенны», улавливающей инфракрасный свет и передающей его энергию ионам тербия. Тот, в свою очередь, давал яркое зеленое свечение. Кроме того, часть энергии от тербия далее переходила к европию, который светился красным. Это позволило расширить спектр доступного излучения с чисто зеленого к другим оттенкам.
Авторы протестировали новый материал, введя его микрочастицы в желудок часто используемых в экспериментах рыб данио-рерио. Эксперимент показал, что соединение нетоксично для живых организмов и успешно работает в двух режимах. Частицы ярко светились под действием как стандартного инфракрасного излучения с длиной волны 980 нанометров, так и ранее недоступного даже для других материалов диапазона — 1960 нанометров. Последний способен проникать в живые ткани на большую глубину, и благодаря яркому ответному свечению новых наночастиц его удастся использовать для расширенной медицинской диагностики.
«Нам удалось преодолеть сразу несколько ограничений материалов-аналогов. Во-первых, новое соединение более стабильно и выдерживает интенсивное облучение без потери яркости. Во-вторых, сочетание трех металлов — иттербия, тербия и европия — позволяет гибко настраивать цвет свечения, просто меняя их соотношение. И, наконец, полученные материалы могут эффективно работать при облучении светом с длиной волны 1960 нанометров, что расширяет их возможности к применению в медицинской диагностике. В дальнейшем мы планируем оптимизировать структуру и методы синтеза каркасов, чтобы увеличить яркость излучения и снизить себестоимость материалов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Андрей Потапов, доктор химических наук, главный научный сотрудник лаборатории металл-органических координационных полимеров Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН.
В исследовании принимали участие сотрудники Университета ИТМО (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета (Санкт-Петербург), Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского ДВО РАН (Владивосток), Даляньского политехнического университета (Китай), Шанхайского университета (Китай) и Университета «Новый Узбекистан» (Узбекистан).
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Ученые МИЭМ ВШЭ предложили математическую модель, которая позволяет понять, как взаимодействие между сообществами влияет на их устойчивость. Работа основана на классической теории эволюционных игр и демонстрирует неожиданный эффект: даже небольшое информационное воздействие одного сообщества на другое может привести к тому, что одно из них сохранит внешнюю стабильность, а в другом начнутся хаотические изменения на уровне отдельных участников.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно