Текст уведомления здесь

Кремниевые наночастицы справились с «подсвечиванием» организма лучше золотых

Благодаря резонансам Ми они больше подходят для биоимиджинга исследуемых клеток и тканей.
Добавить в закладки
Комментарии

Международная группа ученых с участием исследователей из Университета ИТМО показала, что сферические наночастицы кремния, покрытые люминесцентными (светящимися) молекулами-красителями, можно успешно использовать для визуализации внутренних органов, тканей и отдельных клеток при изучении человеческого организма. Также было установлено, что кремниевые наночастицы с красителем, размещенным прямо на поверхности, более эффективны, чем аналогичные частицы из золота. Подобные нанообъекты можно применять как для биологического имиджинга — получения изображений того, что происходит внутри клетки, так и для доставки туда лекарств или генетического материала. Соответствующая статья опубликована в Scientific Reports.

Люминесцентные красители широко используются в биологических и медицинских исследованиях по всему миру. Например, ими покрывают наночастицы, которые используются для подсвечивания внутриклеточных процессов или в качестве средства доставки лекарственных препаратов. За счет люминесценции можно отследить путь наночастицы, загруженной лекарствами, во внутриклеточном пространстве. При этом важно, чтобы свечение красителя было достаточно сильным.

Для этого необходимо учесть материал частицы и расстояние между красителем и ее поверхностью. Обычно используется специальный разделитель между материалом наночастицы и молекулами люминесцентного красителя. Но есть и альтернативный подход — нанести краситель на сферические наночастицы с достаточно хорошими параметрами рассеяния света. Ученые из Университета ИТМО совместно с коллегами из Германии и Швеции подробно изучили три конфигурации разных наночастиц именно такого типа.

Контрольным образцом выступили не резонансные наночастицы ванадата иттрия YVO4. Они никак не влияют на интенсивность светового сигнала красителя — у них нет ни резонанса, усиливающего свечение красителя, ни заметного паразитного поглощения. Кроме этого, использовались сферические наночастицы из золота и кремния. Последние два типа частиц имели одинаковые собственные размеры.

И моделирование, и эксперименты показали, что люминесцентный сигнал красителя на кремниевой частице можно усилить в три раза по сравнению с их аналогами на основе золота. Причина такого заметного превосходства кремния над благородным металлом — в так называемых резонансах Ми. Рассеяние света сферической частицей может протекать по-разному. Если диаметр частицы имеет определенное соотношение с длиной волны падающего на нее излучения, может возникать резонанс Ми, при котором такое излучение отражается от частицы заметно усиленным. Из-за высокого коэффициента преломления кремния резонанс Ми его сферических частиц размером от ста нанометров попадает в видимую область спектра. Таким образом, резонансные кремниевые частицы позволяют усилить спонтанное видимое излучение от наночастиц с красителями и улучшить оптический сигнал от исследуемой поверхности.

Интересно, что на поверхности золотой частицы люминесцентный сигнал затухает, поэтому краситель необходимо помещать на некотором расстоянии от золота, используя специальный разделитель. Для его создания приходится использовать химические методы, которые могут быть сложными и затратными. Этих дополнительных шагов можно избежать, если использовать кремниевые наночастицы, которые усиливают люминесцентный сигнал, даже если краситель находится прямо на их поверхности.

Кроме того, в работе было показано, что кремниевые частицы, покрытые люминесцентными молекулами, могут поглощаться раковыми клетками.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы