Новости

20 сентября, 2021 12:06

В ИТМО создали водостойкие нанокристаллы перовскитов для изучения живых клеток

Ученые Университета ИТМО создали нанокристаллы перовскитов, которые долго сохраняют свои уникальные оптические свойства в воде и биологических жидкостях. Полученный материал может открыть новые возможности в области оптической визуализации биологических объектов. Это важно для изучения внутренних органов живых организмов и мониторинга течения заболеваний. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Physical Chemistry Letters.
Источник: Пресс-служба ИТМО

Наноматериалы на основе галогенидных перовскитов благодаря их уникальных свойствам, люминесценции и низкой стоимости активно используются для создания солнечных батарей, нанолазеров, светодиодов. Также они имеют большие перспективы в биоимиджинге: наночастицы перовскитов можно применять для разработки систем визуализации и изучения биологических процессов внутри клеток и живых организмов. Однако главное ограничение, которое пока не позволяет использовать их в качестве светящихся маркеров, заключается в том, что при попадании в водные среды они теряют свои физические свойства.

«При попадании влаги в перовскиты из них моментально вымывается цезиевая соль, без которой свечение становится невозможным. Один из способов сделать перовскиты водоустойчивыми — покрыть их специальной оболочкой. Задача кажется простой, но пока не удавалось эффективно защитить материал от воды, сохранив его полную функциональность», - рассказывает научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Лев Зеленков.

Ученым ИТМО потребовалось чуть больше года, чтобы найти способ защиты наночастиц перовскита от проникновения молекул воды и различных химических веществ. В результате им удалось получить перовскитные нанокристаллы, покрытые специальной силикатной оболочкой. Она модифицирована органическими гидрофобными (отталкивающими воду) химическими группами. Благодаря этой оболочке перовскиты сохраняют свои свойства в водных средах до одной недели.

«Мы протестировали созданный нами наноматериал не только в воде, но и на клеточных культурах. В качестве модели были взяты опухолевые клетки. Мы добавили к ним покрытые водостойкой оболочкой перовскиты и визуализировали их с помощью оптической микроскопии. Важно, что даже при взаимодействии перовскита с клеткой, перовскиты не деградировали и продолжали излучать свет, что указывало на их стабильность», - рассказывает старший научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Михаил Зюзин.

Следующим шагом будут исследования in vivo, то есть на лабораторных животных. Ученые посмотрят, будут ли перовскитные наночастицы стабильны внутри живого организма. Также исследователи планируют снизить потенциальную токсичность перовскитов, например, с помощью замены свинца на более экологичный материал. Это сделает наноматериал более безопасным в использовании.

«Подтвердив устойчивость наших наноматериалов в водных средах, мы показали лишь одну область применения. Но разработка может быть полезна не только в биологии. Водоустойчивые нанокристаллы перовскитов можно использовать в качестве декоративного люминесцирующего красителя, а также меток для защиты документов. Для нас в первую очередь было важно создать реальное работающее решение. Теперь будем тестировать его в разных условиях», - заключил профессор Нового физтеха ИТМО Сергей Макаров.

Исследование поддержано грантом РНФ и Министерством науки и высшего образования.

18 октября, 2021
Российские химики синтезировали вещество для утилизации отходов
Учёные из России и Италии разработали новый способ добычи материала, который поможет перерабатывать ...
15 октября, 2021
Как вирусы обманывают заражённую клетку
Коллектив учёных из МГУ, Института белка РАН и других организаций опубликовал большой обзор о необ...