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 Обнаружение планеты размером с Сатурн в системе из двух тусклых светил стало важным событием для ученых. Такие находки показывают, что планеты могут формироваться и выживать даже в сложных гравитационных условиях, где их существование до сих пор считалось маловероятным.
Вчера Агентство объявило о намерении резко изменить свои лунные и марсианские космические планы. Кроме уже заявленной ранее высадки на Луне до конца срока Трампа, новый глава NASA озвучил создание там базы и отправку космического реактора Freedom к Марсу.
Ученые Центра исследований интеллекта и когнитивного благополучия НИУ ВШЭ провели первый систематический анализ научных работ, посвященных особенностям восприятия эмоций по движениям при аутизме. Анализ показал, что различия между аутичными и неаутичными людьми во многом зависят от того, как именно устроен эксперимент и какие задачи предлагаются участникам.
В разрыве протопланетного диска звезды WISPIT 2 ученые разглядели зарождающуюся планету. Это уже второй гигант в этом формирующемся «семействе», что делает его крайне похожим на молодую Солнечную систему.
Арахнологи описали новый вид пауков, который копирует облик мертвой особи, пораженной паразитическим грибом, чтобы хищники меньше обращали на него внимание. В природе такой гриб заражает хозяина и воздействует на его нервную систему, после чего заставляет подниматься на возвышенность, откуда легче распространять споры. Открытие расширит представления ученых о мимикрии у животных.
Итальянские исследователи доказали, что за столетие до знаменитого извержения Везувия, во время осады Помпеев армией римского полководца Луция Корнелия Суллы в I веке до нашей эры, город обстреливали из полибола — скорострельного оружия эпохи Античности.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
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