Forskere opdager, hvordan man kan opdage præcancerøse tilstande med nanodiamanter

Forskere ved National Research Nuclear University MEPhI (MEPhI) har studeret de optiske egenskaber af detonationsnanodiamanter, når de interagerer med forskellige biomakromolekyler (biopolymermolekyler).

Undersøgelsen vil hjælpe med at skabe originale biosensorer med forbedrede optiske egenskaber. Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i Laser fysik bogstaver magasin.

Detonation nanodiamonds (DND'er) er kulstof nanostrukturer med et krystalgitter, ligner den for en diamant, der stammer fra detonationssyntese ved hjælp af sprængstoffer. I de seneste år, forskere har aktivt udforsket DND'ers interaktion med biologiske strukturer og biomakromolekyler. Resultaterne bruges til at behandle tumorer, samt at udvikle biosensorer og biokompatible implantater.

Når du interagerer med DND'er, biomakromolekyler ændrer deres egenskaber markant. Dette er ekstremt vigtigt for biomedicinsk forskning, siden når man skaber nye fysiologisk aktive stoffer, forholdet mellem stoffets struktur og dets fluorescerende egenskaber er vigtigt.

I dag, omfanget af biosensorik udvides hurtigt. Nanobærere bruges aktivt i biomedicinsk forskning; de kan bruges til medicinafgivelse, mens deres halvleder- og piezoelektriske egenskaber gør dem nyttige i fotovoltaik, samt i at skabe elektroniske enheder og biosensorer.

MEPhI-forskere har studeret interaktionen mellem flere molekyler, der er vigtige for medicin - porphyrin, myoglobin, tryptofan og DNA - og nanodiamanter (5 nanometer i størrelse) i tynde membraner opnået ved at sprøjte en wafer på en enkeltkrystal silikoneoverflade, Ekaterina Boruleva, en forsker ved MEPhI's afdeling for lasermikro-nano og bioteknologi, sagde.

"Resultaterne af disse undersøgelser har vist, at nanodiamanter øger fluorescensintensiteten. Dette skyldes, at de nanosononhydrosoler (vandige opløsninger), der er brugt i undersøgelsen, har evnen til ikke kun at reflektere, men også til at sprede indfaldende lys, hvilket fører til yderligere belysning inde i membranen og øger fluorescens, " fortalte Boruleva.

Ifølge videnskabsmænd, dette viser, at nanodiamanter, som ikke er fluorescerende i sig selv, øge signalet fra de fluorescerende biomakromolekylekomponenter.

Eksperimentel forskning blev udført ved hjælp af absorptions- og fluorescensspektroskopi, samt atomkraftmikroskopimetoder.

I den nærmeste fremtid, forskere planlægger at fremstille en prototype biosensor baseret på albumin nanopartikler til at levere lægemidler i kroppen. De vil også skabe en prototype biosensor baseret på detonation nanodiamanter til at registrere tidlige kræft- og præcancerøse tilstande; og udvikle biosensorapplikationsteknologier.