В Университете штата Огайо (США) квантовые точки приспособили для флуоресцентной маркировки молекул.

В отличие от многих традиционных флуоресцентных молекул, квантовые точки — наноразмерные фрагменты полупроводника, ограниченные по всем трём пространственным измерениям, — при облучении дают очень яркое свечение. Маркеры с такими характеристиками обязательно нашли бы широкое применение в биофизике и клеточной биологии.

Распространение квантовых точек сдерживается тем, что они «мерцают» — часто прекращают флуоресцировать, пропадая из виду на неопределённое время. Это мешает экспериментаторам, пытающимся следить за частицей или молекулой, к которой прикреплены маркеры. Не так давно «мерцание» было побеждено, но всех проблем это не решило: учёные потеряли возможность оценивать состояние помеченных объектов.

«Если использовать квантовые точки для наблюдения за биомолекулами, важно знать, на что именно вы смотрите: на отдельные молекулы, на их небольшие скопления или на крупные кластеры, — поясняет участница исследования Джессика Винтер (Jessica Winter). — Наночастицы охотно объединяются, и информация о том, что это произошло, биологам, конечно, нужна. Индикатором служило «мерцание», исчезновение которого свидетельствовало об объединении».

Рис. 1. Изменение цвета композитной флуоресцентной наночастицы. На 90-й секунде она становится жёлтой. (Иллюстрация Gang Ruan, Ohio State University).

Предложенные г-жой Винтер и её коллегами композитные наночастицы избавлены от негативного влияния «мерцания» и сохраняют его полезный компонент. Эффект достигается благодаря тому, что квантовые точки с разной длиной волны излучения (к примеру, красные и зелёные) группируются внутри мицеллы, полимерного сферического наноразмерного контейнера. В эксперименте составные объекты флуоресцируют практически бесперебойно, постоянно изменяя цвет: им доступны красный, зелёный и жёлтый, создаваемый одновременным свечением разных квантовых точек. Если наночастицы создают крупное объединение, цвет излучения просто перестаёт меняться.

У технологии есть один очевидный недостаток — представленные композитные частицы имеют сравнительно большие размеры. Авторы, впрочем, надеются на оптимизацию и планируют довести диаметр готовых объектов до 10–15 нм.

Составные частицы также можно использовать в качестве модельных образцов в микрогидродинамике и при изучении процесса переноса наночастиц в живом организме.

Полная версия отчёта опубликована в статье

Gang Ruan and Jessica O. Winter Alternating-Color Quantum Dot Nanocomposites for Particle Tracking. –
Nano Letters. – 2011. – V.11 (3). – PP. 941–945. – DOI: 10.1021/nl103233b.