Российские и китайские ученые предложили новый способ получения хиральных углеродных точек из доступных органических веществ. Такие наночастицы способны испускать интенсивный свет, при этом они чувствительны к определенному типу поляризации падающего излучения. Они сохраняют свои оптические свойства на всем диапазоне рН и при облучении ультрафиолетом, что делает их перспективными для разработок в области биосенсорики, биоимиджинга и тераностики. Статья опубликована в журнале Light: Science & Applications.
Тераностика — направление исследований, которое предполагает, что одна и та же система выполняет сразу две функции: обнаружение злокачественных новообразований и их лечение. Сейчас ведутся активные разработки светоизлучающих наночастиц, среди которых особенно перспективны углеродные точки. Эти наночастицы можно легко изготовить из доступных и недорогих органических веществ, они не вредят клеткам и тканям и ярко люминесцируют. Их можно химически модифицировать, чтобы настроить их физико-химические параметры или придать новые свойства, например противораковую активность.
Одна из важных характеристик большинства природных молекул — хиральность — отсутствие симметрии относительно правой и левой стороны. Многие молекулы имеют зеркального «близнеца» — энантиомер. Хиральность делает молекулы оптически активными, они приобретают способность поворачивать плоскость волны падающего света в ту или иную сторону. Так можно находить определенные энантиомеры в смеси.
«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 соавтор статьи Елена Ушакова.
Ученые из Университета ИТМО и Санкт-Петербургского государственного университета вместе с коллегами из Городского университета Гонконга представили способ гидротермального синтеза стабильных хиральных углеродных точек из разнообразных хиральных прекурсоров — L-цистеина, L-глутатиона, L-фенилглицина и L-триптофана.
Полученные наночастицы обладали отличными оптическими свойствами. Квантовый выход флуоресценции достигал 57%. Такой результат позволяет надеяться, что сигнал 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. 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 также отличную устойчивость углеродных точек к изменению рН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
