Учёные Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (НИЯУ МИФИ) исследовали оптические свойства детонационных наноалмазов при взаимодействии с различными биомакромолекулами (молекулами биополимеров). Исследование поможет созданию оригинальных биосенсоров с улучшенными оптическими свойствами. Результаты опубликованы в журнале Laser Physics Letters.
Детонационные наноалмазы (ДНА) — наноструктуры углерода с кристаллической решеткой как у алмаза, полученные методом детонационного синтеза с использованием взрывчатых веществ. В последние годы учёные активно исследуют взаимодействие ДНА с биологическими структурами и биомакромолекулами. Их разработки используются для лечения опухолей, при разработке биосенсоров и биосовместимых имплантатов.
При взаимодействии с ДНА биомакромолекулы значительно меняют свойства. Это крайне важно для биомедицинских исследований, поскольку при создании новых физиологически активных веществ важна взаимосвязь между структурой вещества и его флуоресцентными свойствами.
Область применения биосенсорики сегодня интенсивно расширяется. Наноносители активно используются в биомедицинских исследованиях, могут становиться средствами для доставки лекарств, а полупроводниковые и пьезоэлектрические свойства позволяют применять их в фотовольтаике, создании электронных устройств, биосенсорах.
Учёные НИЯУ МИФИ изучили взаимодействие нескольких важных для медицины молекул – порфирина, миоглобина, триптофана и ДНК с наноалмазами (размером 5 нанометров) в тонких плёнках, полученных путём распыления одной пластины на поверхность монокристаллического силикона, сообщила сотрудник кафедры лазерных микро-, нано- и биотехнологий НИЯУ МИФИ Екатерина Борулева.
«Результаты исследований взаимодействия биомакромолекул с детонационными наноалмазами показали, что наноалмазы увеличивают интенсивность флуоресценции. Это связано с тем, что гидрозоли (водные растворы), используемые в данной работе, обладают свойствами не только отражать, но и рассеивать падающий свет, что приводит к дополнительному освещению внутри пленки и увеличивает флуоресценцию», – рассказала Борулева.
По словам учёных, это показывает, что наноалмазы, которые сами по себе не являются флуоресцентными, увеличивают сигнал флуоресцентных компонентов, присутствующих в биомакромолекуле.
Экспериментальные исследования проводились методом абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии, атомно-силовой микроскопии.
В ближайшем будущем ученые планируют изготовить прототип биосенсора на основе наночастиц альбумина для доставки лекарственных веществ в организме. Они также будут заниматься созданием прототипа биосенсора на основе детонационных наноалмазов для регистрации ранних раковых и предраковых состояний и разработкой технологий применения биосенсоров.