Доцент Гэри Бейкер, Пиюни Иштавира, доктор философии '24, и их команда создали эти крошечные материалы на основе глины, называемые флуоресцентными полиионными наноглинами. Они могут быть адаптированы для многих целей, включая развитие энергетических и сенсорных технологий, улучшение медицинских процедур и защиту окружающей среды.

Тысячи коммерчески доступных флуорофоров используются сегодня для медицинской визуализации, выявления заболеваний и маркировки биомаркеров, а также в датчиках для химического анализа, судебно-медицинских исследований и биосенсорики. Они также могут играть ключевую роль в промышленных приложениях, таких как мониторинг качества воды.

Открытие Миззу, на которое подана заявка на патент, выделяется благодаря замечательной адаптивности этих наноглин.

"Они обладают высокой степенью функциональности, что означает, что мы можем контролировать, сколько и какие виды флуоресцентных молекул прикреплены к поверхностям этих наноглин", - сказал Бейкер, который работает на химическом факультете. "Это обеспечивает универсальную платформу, на которой оптические и физико-химические свойства могут быть точно настроены путем выбора и присоединения соответствующих молекул. Эта готовая к использованию индивидуализация является отличительной чертой этих материалов, позволяющей найти широкий спектр применений в различных областях".

Медицинское применение

Ранние тесты показали, что эти материалы безопасны для медицинского применения и могут помочь врачам более четко видеть внутренности организма. Ученые уже используют флуорофоры для выделения клеток и тканей под специальными микроскопами, делая видимыми мельчайшие детали. Они также используют эти светящиеся молекулы для отслеживания заболеваний, изучения того, как работают клетки, и помогают диагностировать состояния здоровья.

"Нормализованные по объему, наши глины с флуоресцентной маркировкой демонстрируют 7000 единиц яркости, что соответствует самым высоким уровням, когда-либо зарегистрированным для флуоресцентного материала", - сказал Бейкер. "Повышенная яркость делает эти материалы очень полезными для чувствительных оптических методов обнаружения. Это приводит к усилению аналитических сигналов и улучшенному обнаружению, открывая новые возможности для усовершенствованных датчиков и контрастных веществ в медицинской визуализации".

Хотя флуоресценция является ключевым направлением текущих исследований, Бейкер сказал, что команда хочет изучить другие способы настройки наноглин с помощью других молекул, таких как аминокислоты, антитела, ДНК-аптамеры и лиганды для избирательного связывания металлов. Это означает, что эти материалы можно использовать не только для светящихся датчиков и получения изображений. Они также могли бы помочь в улавливании солнечной энергии, доставке лекарств, совершенствовании технологий на основе света и медицинских тестов, отслеживании заболеваний и лечении рака.

"Программируемые флуоресцентные полиионные наноглины как сенсорные материалы" были опубликованы в журнале Chemistry of Materials. Другими соавторами являются Луис Поло-Парада, доцент кафедры медицинской фармакологии и физиологии в Миззу, и Натаниэль Ларм из Военно-морской академии Соединенных Штатов. Иштавира сейчас работает в Управлении по контролю за продуктами питания и лекарствами США.