Ученые ИТМО создали нанокристаллы перовскита, которые сохраняют свои уникальные оптические свойства в воде и биологических жидкостях. Этот материал открывает новые возможности для оптической визуализации биологических объектов. Это важное достижение для исследования внутренних органов живых организмов и наблюдения за течением заболеваний. Результаты этого исследования были опубликованы в Journal of Physical Chemistry Letters.

Наноматериалы на основе галогенидных перовскитов широко используются в солнечных элементах, нанолазерах и светодиодах благодаря своим уникальным свойствам, люминесценции и низкой стоимости. Они также перспективны для биоимиджинга: наночастицы перовскита потенциально могут быть применены для визуализации с целью изучения биологических процессов в клетках и живых организмах. Однако основным ограничением, препятствующим их применению в качестве люминесцентных маркеров, является их нестабильность в водных растворах.

« Если перовскиты вступают в контакт с водой, соль цезия немедленно вымывается из них, и без нее люминесценция отсутствует. Один из способов сделать их водонепроницаемыми – накрыть специальной оболочкой. Звучит просто, но до сих пор это было сделано неэффективно, чтобы не потерять никаких свойств материала – говорит Лев Зеленков, научный сотрудник Физико-технической школы ИТМО.

Более года ученые Университета ИТМО искали способ защиты наночастиц перовскита от воды и различных химических веществ. В результате удалось получить нанокристаллы перовскита, покрытые специальным силикатным покрытием. Это покрытие было дополнительно модифицировано органическими гидрофобными химическими группами. Благодаря этому покрытию перовскиты могут сохранять свои свойства в водных растворах до одной недели.

« Мы протестировали наш наноматериал не только в воде, но и в клеточных культурах. В качестве модели мы использовали опухолевые клетки. Мы инкубировали перовскиты, покрытые водостойким покрытием, с этими клетками и визуализировали их с помощью оптической микроскопии. Важно отметить, что даже когда кристаллы перовскита взаимодействовали с ячейкой, они не разлагались и продолжали излучать свет, что указывает на их стабильность, », – говорит Михаил Зюзин, научный сотрудник Физико-технической школы ИТМО.

Следующим шагом является тестирование in vivo на лабораторных животных. Ученые проверят стабильность наночастиц перовскита после их введения in vivo. Они также планируют снизить потенциальную токсичность перовскитов. Например, это можно сделать, заменив свинец более экологичной альтернативой, которая сделает наноматериал более безопасным в использовании.

« Подтвердив стабильность нашего наноматериала в различных жидкостях, мы продемонстрировали только одно из его потенциальных приложений. Водостойкие нанокристаллы перовскита также могут использоваться как декоративный люминесцентный краситель, а также как маркер для защиты документов. Нашей основной целью было создание функционального решения. Теперь мы протестируем его в различных условиях и приложениях », – говорит Сергей Макаров, профессор Физико-технической школы ИТМО.

Исследование финансировалось за счет грантов Российского научного фонда и Министерства науки и высшего образования.

Источник: https://en.itmo.ru/[19459009visible