Квантовые точки имеют огромный потенциал и могут принести много хорошего в наш мир: эффективное преобразование солнечной энергии; целевая доставка генов и лекарственных препаратов; твердотельные осветители и прогресс в методах построения биомедицинских изображений среди них.

Научная группа из Университета Райса (Rice University) под руководством проф. Педро Альвареса (prof. Pedro Alvarez) работает над изучением рисков для здоровья, которые могут исходить от квантовых точек типа полупроводниковых нанокристаллов молекуляного размера, которые обычно представляют собой атомы тяжелых металлов, окруженные органической оболочкой. В недавно опубликованной научной статье (Shaily Mahendra, Huiguang Zhu, Vicki L. Colvin and Pedro J. Alvarez. Quantum Dot Weathering Results in Microbial Toxicity, – Environ. Sci. Technol., 2008, 42 (24), pp 9424–9430; DOI: 10.1021/es8023385) ученые показали, что даже в умеренных кислотных и щелочных средах эти оболочки могут разрушаться, пропуская токсичное содержимое в окружающую среду.

Ученые, предполагая, что в скором времени квантовые точки (КТ) будут производиться в огромных количествах, последовали за своей научной интуицией, которая подсказала им активный и всесторонний путь исследования их влияния на безопасность и разработки приемов безопасной работы с КТ.

Указанный тип КТ, поперечный размер которых не превышает одной пятидесятитысячной доли диаметра человеческого волоса, исследовали в средах с различной кислотностью. Было определено, что при нейтральном pH, квантовые точки вполне безопасны. Однако, ученые высказали предположение, что при уничтожении некоторых видов продуктов могут возникнуть условия, при которых КТ разрушаются и могут выпустить токсичные материалы в окружающую среду.

По словам ученых, в этом смысле КТ походят на аккумуляторные батарейки, имея ввиду никель-кадмиевые батарейки, которые категорически не рекомендуется бросать в мусор. Они очень часто имеют покрытия, стабильные и безопасные в воде, но как только эти покрытия повреждаются, что часто происходит при обработке мусора механическими устройствами, батарейки могут истечь токсичными компонентами.

Что касается КТ, то, например, при использовании их в фотоэлементах солнечных батарей, они могут быть подвергнуты действию кислотных дождей. Другой пример касается использования КТ для получения изображений in vivo. Кислоты, содержащиеся в организме человека, могут разрушить защитную оболочку, что приведет к выбросу вредных веществ в тело. Их влияние, естественно, будет зависеть от дозы.

Группа проверила теоретические предположения на известных видах бактерий, которые обычно служат моделями при изучении воздействия вредных веществ на клетку. В среде с практически нейтральным pH бактерии подвергались воздействию квантовых точек, содержащих кадмий и кремний. Бактерии замедляли рост, но оставались живыми. В умеренно кислотной или щелочной среде оболочки КТ достаточно быстро разрушались, и бактерии погибали в течение нескольких часов.

Положительным моментом исследований явилось обнаружение такого факта, что некоторых виды протеинов и гуминовые кислоты, содержащиеся в человеческом теле, могут существенно ослаблять или компенсировать эффекты разложения КТ, формируя на них дополнительные покрытия, или вступая в реакцию с выделенными ионами, что также уменьшает их токсичность.

Исследователи очень осторожны в своих выводах, упоминая о том, что их недостаточно глубокие исследования не позволяют утверждать, что токсины, освободившиеся из КТ накапливаются в человеческом организме. Проф. Альварес предполагает, что первые результаты, полученные его группой, стимулируют дальнейшие исследования в этом направлении как в Университете, так и в других исследовательских лабораториях.

Евгений Биргер