Свет, излучаемый квантовыми точками, отличается от света флуоресцентных маркеров, обычно используемых в медицинских и биологических исследованиях, как большей интенсивностью, так и длительностью. Однако эти наноразмерные источники света не лишены одного большого недостатка: они не растворяются в воде. Ученым из института MESA+ Institute for Nanotechnology Университета Твенте (University of Twente), Нидерланды, и сингапурского Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) удалось решить эту проблему. Разработанное ими покрытие позволяет использовать квантовые точки в организме человека и даже внутри живых клеток. Исследователи опубликовали подробности «рецептуры» своего покрытия в журнале Nature Protocols.

Ученые, изучающие биологические процессы, часто используют флуоресцентные метки, связывающиеся с биомолекулами. Это позволяет относительно легко отслеживать такие биомолекулы даже внутри живых клеток. Являющиеся полупроводниковыми нанокристаллами квантовые точки – лучший выбор. Они излучают продолжительный яркий свет, цвет которого зависит от размера используемой точки. Квантовые точки – «самородки», состоящие из нескольких сотен или нескольких тысяч атомов, излучающих видимый свет под воздействием, например, невидимого ультрафиолетового излучения. Их размер – от нескольких нанометров до нескольких десятков нанометров. Однако по ряду причин, включая токсичность, ранее они были непригодны для использования в живых организмах.

Поэтому ученые разработали полимерное покрытие, обладающее амфифильными, то есть как гидрофобными, так и гидрофильными свойствами. Гидрофобная часть полимерного материала притягивается к поверхности квантовой точки, а ее гидрофильная часть делает комбинацию квантовой точки и покрытия растворимой в воде. Покрытие образуется на поверхности квантовой точки в процессе самосборки. Оно позволяет квантовым точкам в буквальном смысле «бросать» свет на биологические процессы.

Квантовые точки с амфифильным покрытием, растворимые в воде, могут, в свою очередь, связываться с полимерами и образовывать комбинации с другими квантовыми точками. (Фото: University of Twente)

Полезные качества нового покрытия не ограничены улучшенной растворимостью в воде. С его поверхностью могут прочно связываться другие молекулы. Это делает «одетые» квантовые точки чувствительными, например, к определенным веществам или позволяет им взаимодействовать со специфическими типами клеток, например, опухолевыми. Еще один важный плюс покрытия состоит в том, что оно не оказывает отрицательного влияния на светоизлучающие свойства квантовой точки.

Аннотация к статье

Synthesis of functionalized amphiphilic polymers for coating quantum dots