Οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα «γούνινο παλτό» για κβαντικές κουκκίδες
ΜΟΣΧΑ, 12 Μαΐου - RIA Novosti. Επιστήμονες στο κρατικό πανεπιστήμιο του Σαράτοφ, μαζί με ξένους συναδέλφους, έχουν αναπτύξει σταθερά κελύφη για κβαντικές κουκκίδες, που τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται με ασφάλεια για τη διάγνωση του καρκίνου και τον έλεγχο των δόσεων φαρμάκων. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο περιοδικό Analytical and Bioanalytical Chemistry .
Οι κβαντικές κουκκίδες είναι κρύσταλλοι ημιαγωγών μεγέθους ενός δισεκατομμυριοστού του μέτρου, που αποτελούνται από πολλές χιλιάδες άτομα. Οι κβαντικές κουκκίδες είναι ικανές να απορροφούν φως σε μεγάλο εύρος και να εκπέμπουν σε ένα στενό εύρος μηκών κύματος, το οποίο καθορίζεται από το μέγεθος του νανοκρυστάλλου. Έτσι, αυτή ή εκείνη η κβαντική κουκκίδα λάμπει με ένα αυστηρά καθορισμένο χρώμα. Αυτές οι ιδιότητες των κβαντικών κουκκίδων τις καθιστούν σχεδόν ιδανικές για υπερευαίσθητη πολύχρωμη καταγραφή βιολογικών αντικειμένων, καθώς και για ιατρικές διαγνώσεις.
Λόγω της μοναδικής τους ικανότητας να μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια σε φωτεινή λάμψη, οι κβαντικές κουκκίδες έχουν βρει ευρεία εφαρμογή στην ανάπτυξη διαφόρων σύγχρονων συσκευών - φωτεινές οθόνες τηλεόρασης, λέιζερ, ηλιακά κύτταρα υψηλής απόδοσης.
Οι περισσότερες κβαντικές κουκκίδες περιέχουν βαρέα μέταλλα και, κατά κανόνα, είναι σταθερές μόνο σε τοξικούς οργανικούς διαλύτες, γεγονός που περιορίζει τη χρήση τους στη βιολογία και την ιατρική, είπαν επιστήμονες από το Εθνικό Ερευνητικό Κρατικό Πανεπιστήμιο του Σαράτοφ με το όνομα N.G. Τσερνισέφσκι.
Χάρη στη φωτεινότητα και τη σταθερότητα των φωτεινών κβαντικών κουκκίδων, είναι δυνατή η δημιουργία δοκιμαστικών συστημάτων για τον προσδιορισμό βιοδεικτών καρκινικών όγκων ή αυτοάνοσων αντισωμάτων, καθώς και για τον έλεγχο της δοσολογίας και των συστημάτων χορήγησης φαρμάκων. Για να αποφύγετε τη δηλητηρίαση, είναι απαραίτητο να δημιουργήσετε ένα κέλυφος που θα σας επέτρεπε να κρατήσετε όλα τα χημικά στοιχεία μιας κβαντικής κουκκίδας μέσα σε αυτό και να το αφαιρέσετε από το σώμα στην αρχική του μορφή.
Οι επιστήμονες του Σαράτοφ διεξήγαγαν έρευνα για τη δημιουργία μιας σταθερής δομής μιας κβαντικής κουκκίδας ημιαγωγών και ανέπτυξαν μια σειρά από κελύφη ικανά να μεταφέρουν μια κβαντική κουκκίδα σε υδατικά μέσα και βιολογικά υγρά.
"Έχουμε αποκτήσει έναν νανοκρύσταλλο επικαλυμμένο με λεπτά στρώματα ημιαγωγών με αυξανόμενη αγωγιμότητα στρώμα-στρώμα, που κατέστησε δυνατή την επίτευξη ενός εξαιρετικά αποτελεσματικού μετασχηματισμού της υπεριώδους ακτινοβολίας σε έγχρωμη λάμψη. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να μεταφερθεί στο νερό χρησιμοποιώντας γυαλί- σαν δομές», είπε μια ανώτερη ερευνήτρια στο Εργαστήριο Γενικής και Ανόργανης Χημείας του Ινστιτούτου Χημείας SSU Όλγα Γκοριάτσεβα.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα πυριτικό κέλυφος (τα πυριτικά είναι άλατα πυριτικών οξέων που βρίσκονται στη φύση με τη μορφή ορυκτών· το πιο διάσημο πυριτικό είναι το γυαλί), το οποίο επιτρέπει, σύμφωνα με αυτούς, όχι μόνο να διατηρεί ανέπαφο τον κρύσταλλο ημιαγωγών και να διατηρεί τις οπτικές του ιδιότητες στο ίδιο επίπεδο. Αυτό το κέλυφος μπορεί επίσης να εμπλουτιστεί με βιολογικά ενεργά στοιχεία. Επιπλέον, τέτοιες κβαντικές κουκκίδες είναι πιο σταθερές από τα ανάλογα που αναπτύχθηκαν από άλλες επιστημονικές ομάδες.
"Το πυριτικό κέλυφος προσκολλάται απευθείας στα άτομα του κρυστάλλου και σχηματίζει ένα πολύ λεπτό διαφανές στρώμα, παρόμοιο σε ιδιότητες με το γυαλί. Προς το παρόν, χρησιμοποιούμε ενεργά τέτοια κελύφη για την ανάπτυξη εξαιρετικά ευαίσθητων ταχειών δοκιμών για καρδιακές παθήσεις για τμήματα έκτακτης ανάγκης Παρόμοιες δοκιμές επιτρέπουν την ανίχνευση τοξινών στα τρόφιμα», - είπε ο Goryacheva.
Ένας άλλος τύπος νανοκρυστάλλων που δημιουργήθηκε από επιστήμονες SSU αποτελείται από πολλές δομές ημιαγωγών. Σύμφωνα με τους ερευνητές, πρόκειται για τις λεγόμενες κβαντικές κουκκίδες «σύντηξης», οι οποίες έχουν ομαλή μετάβαση μεταξύ ημιαγωγών. Η σύνθεσή τους είναι πολύ απλοποιημένη και απαιτεί πολύ λιγότερο χρόνο.
"Για να μεταφερθούν οι κβαντικές κουκκίδες στο νερό, χρησιμοποιήθηκε μια ριζικά διαφορετική τεχνολογία. Το θειογλυκολικό οξύ, το οποίο περιέχει θείο, είναι ενσωματωμένο στην επιφάνεια του κρυστάλλου στο ένα άκρο και το άλλο εξασφαλίζει διαλυτότητα στο νερό. Μια επιφάνεια λαμβάνεται σαν αφράτη". γούνινο παλτό» στο οποίο μπορούν να συνδεθούν διάφορα μόρια. Μια κβαντική κουκκίδα σε ένα τέτοιο «γούνινο παλτό» διατηρεί μέγεθος έως και 10 νανόμετρα», δήλωσε ο Daniil Drozd, νεαρός ερευνητής στο Εργαστήριο Γενικής και Ανόργανης Χημείας στο Ινστιτούτο Χημείας. στο SSU.
Σύμφωνα με τον ίδιο, ένα τέτοιο σύστημα είναι ευαίσθητο σε πολλά οξειδωτικά. Η λάμψη μιας κβαντικής κουκκίδας μειώνεται κοντά σε επιθετικά μέσα. Αυτό επιτρέπει τη χρήση μιας νέας τεχνολογίας για τον προσδιορισμό της περίσσειας και την προσαρμογή της δόσης των αντικαρκινικών φαρμάκων στο ανθρώπινο αίμα κατά τη διάρκεια της χημειοθεραπείας και τη σημαντική μείωση των παρενεργειών της θεραπείας. Μέχρι το τέλος του 2024, οι ερευνητές σχεδιάζουν να αποδείξουν την αποτελεσματικότητα ενός αναλυτικού συστήματος βασισμένου σε κβαντικές κουκκίδες για την προσαρμογή της δόσης του φαρμάκου μιτοξαντρόνη για τη θεραπεία του καρκίνου του μαστού, του λεμφώματος και του καρκινώματος του ήπατος.
Η έρευνα πραγματοποιείται στο πλαίσιο των επιχορηγήσεων του Ρωσικού Ιδρύματος Επιστημών Νο. 21-73-10046 και Νο. 20-13-00195. Η κατεύθυνση περιλαμβάνεται στο στρατηγικό έργο «Χημεία και Νέα Υλικά» του προγράμματος «Προτεραιότητα 2030».
Τελευταία τροποποίηση στιςΤρίτη, 21 Φεβρουαρίου 2023 07:54