Lyskontrollerede nanopartikler vil spille en nøglerolle i udviklingen af ​​biosensorer

Forskere fra ITMO University har udviklet en produktionsmetode til biointegrerbare nanopartikler, der kan styres via varme. Med lys bestråling, disse partikler ændrer ikke kun deres form, men deres farve, også. Denne opdagelse vil være gavnlig for udviklingen af ​​ikke-invasive biosensorer, signalsystemer, og ikke-giftige farvestoffer. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Angewandte Chemie .

Ifølge forfatterne af undersøgelsen, spørgsmålet om kontrollerede nanomaterialer er blevet løst i et stykke tid, men de eksisterende systemer er ret giftige for levende organismer, dermed begrænse deres anvendelsesområde inden for medicin og biologi. Forskere fra ITMO University, imidlertid, lykkedes med at producere et fuldt biokompatibelt materiale med kontrollerbare egenskaber.

"Nanopartiklerne er sammensat af  siliciumkerner og biopolymerskaller. De stoffer, der udgør skallerne, har forskellige hydrofobe/hydrofile kvaliteter, altså måden hvorpå deres molekyler reagerer på vand. Vi var i stand til at bruge det til at få partiklerne til at trække sig sammen eller udvide sig afhængigt af eksterne faktorer, " forklarer Anna Nikitina, en medarbejder ved ITMO's Infochemistry Scientific Center.

Nanopartiklerne ændrer både form og farve under termisk påvirkning. De kan bruges, for eksempel, at udføre ikke-invasive lokale temperaturmålinger i biologiske væv eller at designe sensorsystemer, der er i stand til at analysere interne processer i levende organismer. De nye kontrollerbare systemer kan også bruges til at skabe termo- og lyskontrollerede farvestoffer beslægtet med flydende krystalmodulatorer, der bruges i holografi og litografi. Ændringer i partiklernes farve sker udelukkende på grund af strukturelle transformationer.

"Vores kontrollerede partikler kan indsamle data inde fra en organisme uden behov for yderligere komplekse enheder såsom ultrafølsomme spektralsensorer. En simpel farveændring giver os mulighed for nemt at overvåge, hvad der sker med partiklen i realtid. Teknologien er multi-anvendelig, også:hver partikel kan tændes og slukkes flere gange, " siger Valentin Milichko, en medarbejder ved ITMO University's School of Physics and Engineering.

Forskerne har udviklet disse kontrollerede systemer i tre år, hvor de eksperimenterede med forskellige størrelser og rumlige karakteristika af nanopartiklerne, samt søgte efter polymerer, der ville udvise den ønskede ydeevne. For nu, Systemernes effektivitet er kun blevet bekræftet under laboratorieforhold. Næste trin i undersøgelsen vil være in vitro test.