Наука и технологии России

Вход Регистрация

Наночастицы поделили на «правые» и «левые»

Российские ученые совместно с британскими обнаружили, что нанокристаллы, полученные по стандартной методике образуют смесь из зеркальных отражений друг друга. Понимание этого фундаментального явления открывает новые горизонты в области нанобиотехнологии и биомедицины, например, для адресной доставки лекарств. Результаты своей работы ученые представили на страницах двух престижных международных журналов: Nano Letters и Nature Protocols, сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию.

С момента появления первых искусственных нанокристаллов считалось, что свойство хиральности, то есть несовместимости со своим зеркальным отражением, в них либо отсутствует, либо проявляется хаотично. Совместный эксперимент, проведенный учеными из лаборатории «Оптика квантовых наноструктур» Университета ИТМО и Центра адаптивных наноструктур и наноустройств (CRANN) Тринити-Колледжа, впервые показал, что стандартные нанокристаллы (квантовые точки и стержни из селенида кадмия), на самом деле, формируют рацемическую (50:50) смесь «правых» и «левых» форм. До сих пор такие формы удавалось создать лишь искусственно, путем присоединения к поверхности нанокристаллов специальных молекул-лигандов.

Наночастицы Правовращающие и левовращающие квантовые точки с правыми и левыми винтовыми дефектами

Хиральность присуща многим объектам окружающего мира, начиная от элементарных частиц и заканчивая спиральными галактиками. Живые организмы состоят практически полностью из хиральных биомолекул. При этом биологическая активность «правой» и «левой» форм одного и того же вещества может быть совершенно разной. Часто только одна из форм пригодна в пищу или обладает требуемым терапевтическим эффектом, тогда как ее антипод будет в лучшем случае бесполезным, а в худшем – вызовет нежелательные побочные эффекты или окажется ядовитым. Например, молекулы известного болеутоляющего лекарства ибупрофен имеют два зеркальных изомера. Один из них помогает избавится от боли, тогда как другой боль не утоляет и имеет токсичные свойства.

Ключевым признаком хиральной среды является так называемая оптическая активность: в зависимости от хиральной формы нанокристалла, он будет закручивать плоскость поляризации проходящего света либо вправо, либо влево. При этом обычные растворы нанокристаллов оптически не активны. Поэтому до сих пор считалось, что у нанокристаллов нет хиральных форм. Разделив лево- и правовращающие нанокристаллы, российским ученым удалось доказать обратное.

Мария_Мухина Мария Мухина

«Отсутствие оптической активности в растворе нанокристаллов можно объяснить тем, что в рацемической (50:50) смеси «левые» и «правые» формы гасят друг друга, закручивая плоскость поляризации одновременно в противоположные стороны, – рассказывает Мария Мухина, первый автор статьи и научный сотрудник лаборатории «Оптика квантовых наноструктур». – Само же существование собственной хиральности в нанокристаллах мы объясняем хиральными дефектами естественного происхождения».

Юрий Гунько, профессор Тринити-Колледжа и соруководитель международного научно-образовательного центра «Физика наноструктур» Университета ИТМО о возможных применениях разработанного группой метода:

«Во всем мире существует огромная потребность в новых способах получения хиральных наночастиц. Мы рассчитываем, что наш метод найдет применение в биофармацевтике, нанобиотехнологии, нанотоксикологии и биомедицине, в особенности для медицинской диагностики и адресной доставки лекарств. По сути, если все наночастицы действительно хиральны, то при взаимодействии с биологическим объектом 50% смеси наночастиц проникнут в него, в то время как другие 50% останутся снаружи. Для нанотоксикологии, например, такой вывод имеет критическое значение, а раньше этого никто не учитывал. Кроме того, поскольку квантовые точки могут сами испускать левовращающий и правовращающий поляризованный свет, возможность их эффективного изготовления позволит разработать совершенно революционные устройства – голографические дисплеи с трехмерным изображением и многое другое».

РЕЙТИНГ

4.17
голосов: 6

Обсуждение