Квантовые точки научили «идеальной» флуоресценции — Naked Science
13.04.2017
Редакция Naked Science

Квантовые точки научили «идеальной» флуоресценции

Группа ученых из США и Германии разработала и испытала новую технику визуализации тканей и органов живых организмов в ближнем инфракрасном диапазоне.

giphy_1
©Wikipedia

Многие существующие техники биовизуализации, в частности томографии и микроскопии, основаны на флуоресцентных метках. Свечение флуоресцентного белка или красителя позволяет наблюдать за отдельными клетками на молекулярном уровне и системными процессами на уровне организма. Однако регистрация флуоресценции сопряжена с рядом трудностей: так, излучение меток поглощается и рассеивается образцами, сильно снижая разрешение и чувствительность метода. Более перспективным считается излучение в ближнем инфракрасном диапазоне (с длиной волны от одного до двух микрометров). Оно слабо рассеивается и поглощается, кроме того, этот диапазон не предусматривает автофлуоресценции образцов. Тем не менее подходящих источников подобного излучения до сих пор не существовало.

 

В 2016 году сотрудники Массачусетского технологического института разработали новый класс квантовых точек на базе арсенида индия (InAs) — они способны излучать волны нужной длины и при этом пригодны для адаптации к биологическим приложениям. Квантовые точки представляют собой полупроводниковые нанокристаллы, одним из свойств которых является флуоресценция в широкой области спектра. Они также отличаются высокой фотостабильностью и яркостью, а спектральные характеристики квантовых точек связаны с их размером, что упрощает манипуляции. В новой работе ученые покрыли нанокристаллы InAs оболочкой из других материалов и получили несколько сортов частиц, излучающих волны различной длины в заданном диапазоне. Затем их использовали как флуоресцентные метки тремя способами для наблюдения разных процессов.

 

Квантовые точки в трех приложениях: регистрация физиологических показателей (мицеллы), мониторинг метаболизма (наносомы) и ангиография (композитные частицы) / ©Oliver T. Bruns et al., Nature Biomedical Engineering, 2017

 

На первом этапе из квантовых точек изготовили фосфолипидные мицеллы, которые могут долгое время перемещаться по кровотоку. Введение меток мышам позволило авторам регистрировать дыхание и сердцебиение животных по свечению. При этом наблюдения не ограничивали движения особей: существующие техники требуют подключения организма к специальным устройствам, например томографу, или имплантации датчиков. Во втором эксперименте квантовые точки послужили основной для наносом, включенных в состав липопротеинов. Частицы были аналогичны мицеллам, всасывающимся в кишечнике при переваривании жиров. Чтобы проследить за метаболизмом жиров в условиях холода, исследователи ввели флуоресцентные наносомы в замерзших мышей. Это обнаружило быстрое накопление бурого жира (используется для генерации тепла), причем с большими разрешением изображения и чувствительностью по сравнению с другими методами.

 

Наконец, авторы смоделировали у животных растущую опухоль, в которую ввели композитные частицы с квантовыми точками. Благодаря накоплению в сосудах новообразования частицы обеспечили беспрепятственный мониторинг за течением заболевания. Примечательно, что ученым удалось не только выявить таким образом отдельные сосуды, но и оценить скорость кровотока на основании движения частиц, в том числе в здоровых тканях. По словам группы, несмотря на хорошие результаты и безопасность для мышей, речь о применении техники на человеке пока не идет. Тем не менее, она расширяет биовизуальный арсенал, который может использоваться, в частности, в рамках доклинических исследований препаратов.

 

Подробности работы опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering.

 

Квантовые точки в качестве альтернативы традиционным флуоресцентным меткам предлагались и ранее. Так, летом прошлого года польские ученые представили технологию изготовления квантовых точек с высокой фотостабильностью.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

2 часа назад
Василий Парфенов

Статистика израильского Минздрава показывает неприятные новости для родителей, беспокоящихся о здоровье ребенка во время пандемии. По данным национального исследования, свыше 11% детей, которым поставили диагноз Covid-19, сохраняют симптомы заболевания более чем через 12 недель после заражения. Это состояние получило название «продолжительный» Covid-19, или «постковидный синдром», а его причины пока не до конца ясны медикам и ученым.

Позавчера, 14:35
Алиса Гаджиева

Ученые из Института археологии и этнографии Сибирского отделения РАН обнаружили городище Шилкинской системы.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

Позавчера, 06:30
Мария Азарова

Ученые проверили содержание побочных продуктов дезинфекции в чае, который заваривали водопроводной или наночистой водой с хлором. Уровни этих соединений в напитке были ниже, чем в самой воде, однако большинство из них оказались неизвестны исследователям — как и их воздействие на здоровье человека.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

9 сентября
Алиса Гаджиева

Необычный артефакт обнаружили в одном из пунктов сбора вторсырья в Красноярском крае.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: