Вчені університету ітмо створили нанокристали перовскитів, які довго зберігають свої унікальні оптичні властивості у воді і біологічних рідинах. Отриманий матеріал може відкрити нові можливості в області оптичної візуалізації біологічних об’єктів. Це важливо для вивчення внутрішніх органів живих організмів і моніторингу перебігу захворювань. Результати дослідження опубліковані в журналі journal of physical chemistry letters.
Наноматеріали на основі галогенідних перовскітів завдяки їх унікальним властивостям, люмінесценції і низькій вартості активно використовуються для створення сонячних батарей, нанолазерів, світлодіодів. Також вони мають великі перспективи в біоіміджінгу: наночастинки перовскитів можна застосовувати для розробки систем візуалізації та вивчення біологічних процесів всередині клітин і живих організмів. Однак головне обмеження, яке поки не дозволяє використовувати їх в якості світяться маркерів, полягає в тому, що при попаданні у водні середовища вони втрачають свої фізичні властивості.
” при попаданні вологи в перовскити з них моментально вимивається цезієва сіль, без якої світіння стає неможливим. Один із способів зробити перовскити водостійкими-покрити їх спеціальною оболонкою. Завдання здається простим, але поки не вдавалося ефективно захистити матеріал від води, зберігши його повну функціональність», – розповідає науковий співробітник нового фізтеху ітмо лев зеленков.
Вченим ітмо знадобилося трохи більше року, щоб знайти спосіб захисту наночастинок перовскіту від проникнення молекул води і різних хімічних речовин. В результаті їм вдалося отримати перовскітні нанокристали, покриті спеціальною силікатною оболонкою. Вона модифікована органічними гідрофобними (відразливими воду) хімічними групами. Завдяки цій оболонці перовскити зберігають свої властивості у водних середовищах до одного тижня.
” ми протестували створений нами наноматеріал не тільки у воді, але і на клітинних культурах. В якості моделі були взяті пухлинні клітини. Ми додали до них покриті водостійкою оболонкою перовскити і візуалізували їх за допомогою оптичної мікроскопії. Важливо, що навіть при взаємодії перовскиту з клітиною, перовскити не деградували і продовжували випромінювати світло, що вказувало на їх стабільність», – розповідає старший науковий співробітник нового фізтеха ітмо михайло зюзін.
Наступним кроком будуть дослідження in vivo, тобто на лабораторних тваринах. Вчені подивляться, чи будуть перовскітні наночастинки стабільні всередині живого організму. Також дослідники планують знизити потенційну токсичність перовскитів, наприклад, за допомогою заміни свинцю на більш екологічний матеріал. Це зробить наноматеріал більш безпечним у використанні.
” підтвердивши стійкість наших наноматеріалів у водних середовищах, ми показали лише одну область застосування. Але розробка може бути корисна не тільки в біології. Водостійкі нанокристали перовскитів можна використовувати в якості декоративного люмінесцирующего барвника, а також міток для захисту документів. Для нас в першу чергу було важливо створити реальне працююче рішення. Тепер будемо тестувати його в різних умовах”, – підсумував професор нового фізтеху ітмо сергій макаров.
