РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ TBEPДОГО ТЕЛА
   
| | | | |
| | | |
 25.05.2005   Карта сайта     Language По-русски По-английски
Новые материалы
Экология
Электротехника и обработка материалов
Медицина
Статистика публикаци


25.05.2005

Нано биотех


Новый инструмент визуализации наномира: яркие квантовые точки

By: Свидиненко Юрий (Svidinenko) 2005.05.23







Новый инструмент визуализации наномира: яркие квантовые точки


Ученые из Корнелльского университета создали новый тип ярких квантовых точек, названных исследователями "Cornell Dot". Эти наноструктуры практически универсальны: их можно использовать в медицине, компьютерной технике, микроэлектронике и биотехнологии.


Новая технология, разработанная исследователями, заключается в том, что квантовые точки обрабатывают, нанося на них специальное кремниевое покрытие и добавляют специфические метки, которые позволяют придавать "Cornell Dot" различные свойства.


Так, например, можно сделать квантовые точки флуоресцентными и использовать их для исследования живых тканей с помощью оптической микроскопии.


"С помощью наших квантовых точек ученые могут проводить исследования, которые без их использования невозможны", - сказал Ульрих Вайснер, профессор материаловедения из Корнелльского университета.


Квантовые точки - это наночастицы полупроводников (селенид кадмия, например), ведущие себя как отдельные атомы. Они могут поглощать световые волны, перемещая электроны на более высокий энергетический уровень, и выделять свет при переходе электронов на низкоэнергетический уровень. Благодаря этому свойству их и используют в качестве флуоресцентных меток.


С помощью оптического микроскопа мы не можем проследить за перемещением отдельных молекул внутри живой клетки, а с помощью электронного микроскопа отдельные молекулы видно, но для этого клетку приходится умертвить. Однако если снабдить квантовые точки специальными маркерами, то можно прикрепить эти наносистемы к отдельным типам молекул. Для клетки это не представляет вреда, и, что самое главное, результаты видны в оптический микроскоп, благодаря флуоресценции маркеров. Поэтому исследователи используют квантовые точки в биологических исследованиях.


Что же нового удалось привнести в уже отлаженную процедуру исследований ученым из Корнелла? Во-первых, обычные квантовые точки химически активны, а это может негативно повлиять на проводимые с их использованием исследования. Во-вторых, они в 30 раз ярче обычных, что позволило "высвечивать" внутри клетки отдельные молекулы.  И, в-третьих, они могут присоединяться только к тем молекулам, маркеры которых исследователи "запрограммируют" в квантовой точке. Все эти выгоды ученым принесла новая архитектура построения наночастиц: теперь квантовая точка - это довольно сложное программируемое наноустройство.


 


Рис. 1. Схематическое представление квантовой точки "Cornell Dot" (красным выделена молекула родаминовой флуоресцентной метки)


"Cornell dots", или "CU dots" - наночастицы, состоящие из ядра диаметром 2.2  нанометра, помещенного в кремниевую оболочку, содержащую молекулы флуоресцентной краски. Диаметр наночастицы целиком - 25 нанометров. Ученые назвали такое строение квантовой точки архитектурой ядро-оболочка.


Ранее для нанесения на поверхность квантовой точки белкового маркера нужно было использовать дорогостоящий производственный процесс, который состоял в том, что квантовую точку инкапсулировали в полимер. Переход на кремний позволил гораздо сократить стоимость диагностики, и, как следствие, сделает ее общедоступной для больниц (для ранней диагностики рака, например).

Вайснер говорит, что "Кремний это дешевый инертный материал, который, к тому же, легко нанести на поверхность квантовой точки. С другой стороны - кремний материал №1 в электронике, а это дает уверенность в том, у что квантовых точках, инкапсулированных в нем, большое будущее в микро- и наноэлектронике. Например, благодаря длительной флуоресценции "CU dots" можно сделать новые типы дисплеев или сконструировать из них оптический компьютер."


 


Рис. 2. Присоединение "CU dots" к антителу иммуноглобулину-G, расположенному на поверхности раковых клеток


В контрольном исследовании ученые выявили раковые клетки в образце ткани человека, больного лейкемией (см. рис. 2). Антитела иммуноглобулина Е (IgE), расположенные на поверхности раковых клеток связывались с наночастицами, а результат было видно в оптический микроскоп.

Оптические свойства новых квантовых точек довольно необычны. Физики задались вопросом: почему эти квантовые точки такие яркие? Ведь суммарная яркость всех частей одной наночастицы меньше всей световой энергии, излучаемого ею. Было предложено несколько объяснений. Одно из них заключается в том, что кремниевая оболочка защищает флуоресцентные метки от контакта со средой.

Однако, вне всякого сомнения, нанотехнологи вскоре получат еще один мощный инструмент визуализации наномира. "Умное" использование квантовых точек только начинается.


Источник:



1. Cornell University: After quantum dots, now come glowing 'Cornell dots,' for biological tagging, imaging and optical computing


2005, Nanotechnology News Network

Cornell Dot
Cornell Dot





Напечатать это | Послать это | Hits: 96 |


Дизайн и программирование N-Studio 
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я
  • Chen Wev .  honorary member of ISSC science council

  • Harton Vladislav Vadim  honorary member of ISSC science council

  • Lichtenstain Alexandr Iosif  honorary member of ISSC science council

  • Novikov Dimirtii Leonid  honorary member of ISSC science council

  • Yakushev Mikhail Vasilii  honorary member of ISSC science council

  • © 2004-2019 ИХТТ УрО РАН
    беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм православные знакомства, православный сайт творчeства, православные рассказы, плохие мысли, православные психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок