Рыбки Danio «подсказали» путь к созданию температурных сенсоров нового поколения

Ученые из России, Китая и Франции открыли новый путь к разработке высокочувствительных и биосовместимых термометров. Предложенный международным научным коллективом метод основан на использовании координационной химии люминесцентных двумерных материалов, уточнили в пресс-службе Минобрнауки России.

Группа исследователей синтезировала и продемонстрировала люминесцентную термометрию особого класса материалов — двумерных металл-органических каркасов. Авторы показали, что металл-органические соединения (Metal-organic frameworks, MOFs) могут представлять фундаментальный и коммерческий интерес для решения самых актуальных задач биомедицины, поскольку малоинвазивный и не токсичный для животных метод люминесцентной термометрии обеспечивает высокую точность и динамичность измерений с высоким пространственным разрешением, и открывает пути к созданию биосовместимых температурных сенсоров нового поколения.

Ученые смогли создать новые двумерные металл-органические каркасы, которые удовлетворяют требованиям биосовместимости и эффективной люминесцентной термометрии in vivo. В ходе работы были получены нанолисты, которые можно легко вводить в живые организмы без потери их функциональности длительное время.

Основная часть работы проходила на базе сразу нескольких научных центров — Национального исследовательского университета ИТМО (Санкт-Петербург), Национального медицинского исследовательского центра им. В. А. Алмазова (Санкт-Петербург), Университета Лотарингии (Франция), Национального научного центра морской биологии им. А. В. Жирмунского ДВО РАН (Владивосток), при участии сотрудников Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН (Новосибирск) и других научных учреждений России и Китая.

Исследователи использовали биологическую модель — одних из самых распространенных модельных рыбок Danio rerio. Живучие, легко адаптируемые к воздействию рыбки, показали, как люминесцентные MOF- нанолисты эффективно меняют свой цвет в зависимости от температуры тела рыбок. Это стало возможным с применением современных методов оптики и световой микроскопии. При этом испытуемые рыбки не отличались от контрольной группы по поведению и выживали после внедрения MOFs. Данные подтверждают высокую биосовместимость, нетоксичность, стабильность и безопасность полученных люминесцентных термометров.

Синтезированные MOF-нанолисты при введении в живой организм (Danio rerio) показали 100% выживаемость животных, а также эффективную люминесцентную термометрию органов животного с точностью до 10 °C в диапазоне температур от 7 К до 300 К. Полученные данные могут стать основой для разработки высокочувствительных и биосовместимых люминесцентных термометров на основе координационных полимеров.

Результаты работы демонстрируют возможность безопасного использования новых люминесцентных термометров в живых организмах, сохраняя при этом их функциональность, что подчеркивает их потенциальное использование в области медицины, включая диагностику и терапию.