Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Новые люминесцентные наночастицы помогут проводить медицинские исследования с контрастом
Исследователи СПбГУ, Университета LAT (Финляндия) и Университета «Сириус» синтезировали новые люминесцентные наночастицы на основе фторидов редкоземельных металлов иттрия и европия с добавлением ионов гадолиния. Потенциально их можно использовать в лазерной микроскопии, а также для диагностики различных заболеваний с применением контраста.
Статья с описанием полученного люминофора была опубликована в химическом научном журнале The New Journal of Chemistry, издаваемом Королевским химическим обществом, — результатам исследования посвящена и обложка журнала.
Люминофорами называют вещества, способные излучать свет под действием ультрафиолета, электромагнитного поля или другого возмущения. Сегодня эти вещества используются в лампах и светодиодах (например, в электроприборах, которыми мы пользуемся ежедневно), системах эвакуации и пожарной безопасности, а также для создания красок и пигментов, защиты ценных бумаг и проведения медицинских исследований. Так, полученное вещество позволит одновременно проводить магнитно-резонансную томографию и люминесцентную микроскопию, что ускоряет диагностику.
Среди различных люминесцентных материалов внимание исследователей в последнее время привлекают нанокристаллические неорганические люминофоры на основе соединений редкоземельных элементов. Чаще всего для этого используют соединение NaYF4, поскольку сам материал практически не уменьшает свечение внедренных ионов.
Исследователи СПбГУ заместили ионы иттрия (Y) ионами европия (Eu) и гадолиния (Gd) и изучили, как это влияет на размер наночастиц, а также люминесцентные свойства вещества. По итогам испытаний оптимальная концентрация европия в соединении — 30 процентов, именно такое количество вещества позволяет достичь максимальной яркости свечения. Однако интенсивность люминесценции можно увеличить: для этого нужно дополнительно заместить небольшое количество ионов иттрия на гадолиний, оставив концентрацию европия прежней. Несмотря на то, что ионы гадолиния практически не люминесцируют, они значительно увеличивают яркость свечения получаемого вещества.
Чтобы этого добиться, специалисты проводят синтез таких частиц, содержащих ионы иттрия, европия и гадолиния, в автоклаве — химическом реакторе, который позволяет нагревать вещества под давлением выше атмосферного. К водным растворам хлоридов иттрия, европия и гадолиния химики постепенно добавляют лимонную кислоту, гидроксид натрия и смесь фторид аммония и гидроксида натрия. Затем полученный раствор выдерживается в автоклаве сутки при температуре 180 градусов Цельсия. Такой способ позволяет получить конечное вещество с улучшенными люминесцентными свойствами.
«Мы выяснили, что добавка всего одного процента гадолиния увеличивает интенсивность люминесценции в 2,5 раза. У лантаноидов, к которым относятся три использованных редкоземельных материала, понижение симметрии приводит к увеличению люминесцентных свойств.
По-видимому, замещение ионов иттрия более крупными ионами гадолиния вызывает структурные дефекты, которые и понижают симметрию, а значит, увеличивают интенсивность люминесценции, поэтому вещество светится ярче», — рассказал один из авторов исследования, доцент кафедры лазерной химии и лазерного материаловедения СПбГУ Андрей Мерещенко.
Во время исследования химики СПбГУ также обнаружили, что замещение ионов иттрия гадолинием и европием приводит к уменьшению размера синтезируемых частиц, что упрощает дальнейшее использование вещества в медицинских целях. Представленные ниже фотографии показывают зависимость размера от содержания европия. Эти снимки были получены с помощью электронного микроскопа междисциплинарного ресурсного центра по направлению «Нанотехнологии» Научного парка СПбГУ.
«Мы полагаем, что уменьшение размера частиц связано со скоростью роста кристаллов. Ионы гадолиния и европия имеют больший радиус, чем ионы иттрия. Поэтому поверхностная плотность положительного заряда у частиц, содержащих европий и гадолиний, ниже. По этой причине заряженные фторид-ионы слабее притягиваются к таким частицам, и они растут медленнее», — пояснил Андрей Мерещенко.
В фотобиологии и биомедицине наночастицы на основе NaYF4 с добавкой других редкоземельных ионов широко используются благодаря низкой токсичности материала и его способности проникать в ткани за счет маленького размера (единицы и десятки нанометров). Так, гадолиний с его магнитными свойствами уже сейчас применяется для создания контрастных веществ при проведении магнитно-резонансной томографии. А люминесцентные наночастицы, содержащие ионы европия, используются как маркеры различных заболеваний для исследования биологических тканей с помощью люминесцентной микроскопии.
Новый люминофор, созданный исследователями СПбГУ, дает возможность проводить сразу два вида диагностики — с помощью света и магнитного поля, что значительно увеличивает эффективность поиска заболеваний. «Необходимо модифицировать наши частицы, сделав их чувствительными к определенным вирусам или клеткам, и тогда проводить диагностику — например, искать в организме человека раковые клетки.
Можно взять образцы клеток или тканей и исследовать их с помощью люминесцентного микроскопа: европий подсветит те места, куда пришли «настроенные» на поиск раковой опухоли частицы. А использование МРТ позволит в живом организме выявить опухоль, поскольку в ней будут скапливаться наночастицы, содержащие магнитные ионы гадолиния. Получается, что введение одного функционального элемента дает возможность провести сразу два независимых исследования — это практическое применение нашего вещества», — уточнил Андрей Мерещенко.
В перспективе часть ионов в составе соединения можно заменить на радиоактивные и применять в лечении онкологических заболеваний. Помимо медицины эти материалы можно использовать при создании люминесцентных красок для защиты документов, денег и ценных бумаг, где требуется особенно яркое свечение.
Telegram 
Дзен 
VK Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.
Пожилые женщины, чувствующие себя одинокими, оказались более склонны к просмотру телевизора, чем мужчины. К такому выводу пришла международная команда ученых.
Единственная генетическая замена в иммунном белке сделала человека более уязвимым к раку по сравнению с приматами. Эта мутация позволила опухолям отключать важный механизм защиты иммунной системы, что объяснило неэффективность некоторых видов иммунотерапии. Зная это, получится сделать лечение солидных опухолей эффективнее.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Исследование НовГУ показало, что атлетическая гимнастика — один из самых эффективных способов борьбы с ожирением, в отличие, например, от бега. Тренировки с отягощениями не только помогают сжечь жир, но и укреплять мышцы, при этом щадя суставы и сердечно-сосудистую систему. Назван и оптимальный комплекс упражнений для таких людей: три силовые тренировки в неделю по 40–90 минут.
Международная группа физиков из России (включая ученых ТГУ), Казахстана и Японии экспериментально зафиксировала необычное явление: стрела, движущаяся прямолинейно, оставляет за собой след в форме винтовой спирали. Это противоречит классическим представлениям, но было подтверждено в эксперименте с переходным излучением. Открытие меняет существующие взгляды на природу закрученного света и имеет значительные перспективы как для фундаментальных исследований, так и для прикладных технологий.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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