Forskare från ITMO University har utvecklat en produktionsmetod för biointegrerbara nanopartiklar som kan styras via värme. Med ljus bestrålning, dessa partiklar ändrar inte bara sin form, men deras färg, för. Denna upptäckt kommer att vara fördelaktig för utvecklingen av icke-invasiva biosensorer, signalsystem, och giftfria färgämnen. Resultaten av studien publicerades i tidskriften Angewandte Chemie .

Enligt författarna till studien, frågan om kontrollerade nanomaterial har lösts ett tag, men de befintliga systemen är ganska giftiga för levande organismer, vilket begränsar deras tillämpningsområde inom medicin och biologi. Forskare från ITMO University, dock, lyckats ta fram ett helt biokompatibelt material med kontrollerbara egenskaper.

"Nanopartiklarna är sammansatta av kiselkärnor och biopolymerskal. Ämnen som utgör skalen har olika hydrofoba/hydrofila egenskaper, det vill säga hur deras molekyler reagerar på vatten. Vi kunde använda det för att få partiklarna att dra ihop sig eller expandera beroende på yttre faktorer, " förklarar Anna Nikitina, en anställd vid ITMO:s Infochemistry Scientific Center.

Nanopartiklarna ändrar både form och färg under termisk påverkan. De kan användas, till exempel, att utföra icke-invasiva lokala temperaturmätningar i biologiska vävnader eller att designa sensorsystem som kan analysera interna processer i levande organismer. De nya kontrollerbara systemen kan också användas för att skapa termo- och ljusstyrda färgämnen som liknar flytande kristallmodulatorer som används i holografi och litografi. Förändringar i partiklarnas färg uppstår enbart på grund av strukturella omvandlingar.

"Våra kontrollerade partiklar kan samla in data inifrån en organism utan behov av ytterligare komplexa enheter såsom ultrakänsliga spektralsensorer. En enkel färgförändring gör att vi enkelt kan övervaka vad som händer med partikeln i realtid. Tekniken är mångsidig, också:varje partikel kan slås på och av flera gånger, säger Valentin Milichko, en anställd vid ITMO Universitys School of Physics and Engineering.

Forskarna har utvecklat dessa kontrollerade system i tre år, under vilken de experimenterade med olika storlekar och rumsliga egenskaper hos nanopartiklarna, samt sökte efter polymerer som skulle uppvisa önskad prestanda. Tills vidare, Systemens effektivitet har endast bekräftats under laboratorieförhållanden. Nästa steg i studien blir in vitro-testning.