Настраиваемые флуоресцентные наноглины представляют широкий спектр в области применения!⁠⁠

Представьте себе крошечные детали LEGO, которые автоматически соединяются, формируя прочный, плоский лист. Затем ученые добавляют специальные химические «крючки» к этим листам, чтобы прикрепить светящиеся молекулы, известные как флуорофоры.

Ассоциированный профессор Гэри Бейкер, Пиюни Иштавеера, доктор философии, и их команда разработали эти крошечные глиняные материалы, названные флуоресцентными поли-ионическими наноглинами. Их можно настроить для множества применений, включая развитие технологий в области энергии и сенсоров, улучшение медицинских методов лечения и защиту окружающей среды.

Тысячи коммерчески доступных флуорофоров используются сегодня для медицинской визуализации, обнаружения заболеваний и маркировки биомаркеров, а также в сенсорах для химического анализа, судебных расследований и биосенсорики. Они также могут играть ключевую роль в промышленных приложениях, таких как мониторинг качества воды.

«Они обладают высокой функциональностью, что позволяет нам контролировать количество и типы флуоресцентных молекул, прикрепленных к поверхностям этих наноглин», — сказал Бейкер, чей пост находится в кафедре химии.

«Это обеспечивает универсальную платформу, на которой оптические и физико-химические свойства могут быть точно настроены путем выбора и прикрепления соответствующих молекул. Эта готовая к использованию настройка является отличительной чертой этих материалов, позволяя применять их в широком спектре областей».

Предварительные испытания показывают, что эти материалы безопасны для медицинского использования и могут помочь врачам более четко видеть внутренние органы. Ученые уже используют флуорофоры для выделения клеток и тканей под специальными микроскопами, что позволяет визуализировать мельчайшие детали. Эти светящиеся молекулы также применяются для отслеживания заболеваний, изучения функционирования клеток и помощи в диагностике различных состояний здоровья.

«Нормализованные по объему, наши флуоресцентно помеченные глины демонстрируют 7,000 единиц яркости, что соответствует самым высоким показателям, когда-либо зарегистрированным для флуоресцентных материалов», — отметил Бейкер.

«Увеличенная яркость делает эти материалы крайне полезными для чувствительных методов оптического обнаружения. Это приводит к усилению аналитических сигналов и улучшению точности обнаружения, открывая новые возможности для создания продвинутых сенсоров и контрастных агентов в медицинской визуализации».

Хотя флуоресценция является ключевым аспектом текущих исследований, Бейкер отметил, что команда стремится исследовать и другие способы модификации наноглин с использованием различных молекул, таких как аминокислоты, антитела, ДНК-аптамеры и лиганды для селективного связывания металлов. Это означает, что эти материалы могут быть применены не только в качестве светящихся датчиков и для визуализации. Они также могут способствовать улавливанию солнечной энергии, доставке лекарств, улучшению технологий на основе света и медицинских тестов, отслеживанию заболеваний и лечению рака.

Среди других соавторов находятся Луис Поло-Парада, доцент медицинской фармакологии и физиологии в Университете Мизу, и Натаниль Ларм из Военно-морской академии США. Иштавеера в настоящее время работает в Управлении по контролю за продуктами и лекарствами США.