Синтезированы 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 чувствительны 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.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на страницах журнала Light: Science & Applications. 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 университетов ИТМО, Санкт-Петербургского государственного и 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 процентов, 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 процентов. 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 разработку тераностических препаратов», — подводит итог Елена Ушакова.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
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.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
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