Ученые из России и Украины протестировали биологическую активность углеродных наноточек, синтезированных по новой методике. Результаты работы опубликованы в декабрьском журнале «Beilstein journal of nanotechnology».
Углеродные наноточки, или у-точки, — частицы размером 1-100 нанометров, состоящие из атомов углерода. Впервые их синтезировали в 2004 году, с тех пор ученые по всему миру их активно изучают и прочат им большие перспективы. Новый способ синтеза у-точек предложил большой коллектив ученых из Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН (Киев), Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино), Института биохимии имени А. В. Палладина НАН (Киев), Физико-химического института имени А. В. Богатского НАН (Одесса), Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова (Москва) и Томского госуниверситета.
Для синтеза у-точек ученые нагревали пищевую лимонную кислоту в расплаве мочевины при температуре 120-200 градусов Цельсия. Это дешевые общедоступные ингредиенты, для термолиза которых достаточно использовать сушильный шкаф. «Полученные у-точки отличаются низкой токсичностью, хорошим квантовым выходом, большим стоксовским сдвигом и многоцветной люминесценцией — т.е. имеют весь набор свойств «идеальных» у-точек, но при этом их можно производить в любых необходимых объемах из доступных и недорогих материалов», — пояснил один из авторов метода Александр Щербаков из Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН.
В отличие от квантовых точек, наноразмерных частиц полупроводниковых материалов, углеродные наноточки обладают низкой токсичностью, и это делает их привлекательным материалом для использования в биологических исследованиях. У-точками удобно, к примеру, пометить микрокапсулы — контейнеры для доставки лекарства в клетки организма. Они относительно фотостабильны, то есть их яркость свечения не так быстро снижается со временем при наблюдении в ультрафиолетовых лучах, как у обычных органических люминесцентных красителей. У-точек также не мерцают, что выгодно отличает их от квантовых точек.
«Главное достоинство у-точек — это возможность выделить их люминесценцию из остальной «радуги», возникающей в биологическом объекте при УФ-освещении. Кроме того, их можно заставить светиться разным цветом», — говорит Щербаков.
Благодаря этим свойствам у-точек ученые могут проследить, в какое место клетки проникли микрокапсулы, помеченные у-точками. Проверкой этого явления занималась группа ученых из Пущино под руководством Антона Попова из лаборатории роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Они синтезировали у-точки по новой методике и исследовали возможность их применения в качестве люминесцентной метки при конструировании микрокапсул из полиэлектролитов – перспективных контейнеров для доставки лекарственных препаратов в клетку. При этом использование у-точек существенно не влияло на токсичность микрокапсул по отношению к макрофагам мышей и мезенхимальным стволовым клеткам человека, вплоть до высоких концентраций (50 штук на клетку). Метки позволили обнаружить, что отнюдь не все микрокапсулы проникают в клетки.
Авторы работы отмечают, что у-точки можно использовать в качестве люминесцентных меток в биотехнологиях, как преобразователи солнечной энергии, в оптоэлектронике.
Источник: Zholobak, Nadezhda M., et al. «Facile fabrication of luminescent organic dots by thermolysis of citric acid in urea melt, and their use for cell staining and polyelectrolyte microcapsule labelling» Beilstein Journal of Nanotechnology 7.1 (2016): 1905-1917.
https://www.beilstein-journals.org/bjnano/single/articleFullText.htm?actionLink=fullTextViewLink&vt=a&publicId=2190-4286-7-182&sso=L&tpn=5&bpn=authors
Контакты для журналистов:
Антон Попов, младший научный сотрудник лаборатории роста клеток и тканей ИТЭБ РАН, 8-926-957-43-77, antonpopovleonid@gmail.com
Татьяна Перевязова, пресс-секретарь ИТЭБ РАН, 8-903-224-46-31, iteb-press@yandex.ru
Рисунок с сайта http://www.academ-clinic.ru/
