Рыбки Danio как термометры: учёные на пути к синтезу температурных сенсоров нового поколения

Исследователи считают, что разработка открывает возможности для широкого спектра применения в биомедицине. Статья опубликована в престижном высокорейтинговом журнале Advanced Functional Materials (Q1, top 3 % SJR).

Научная группа 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.

Биотестирование MOF-нанолистов при введении в живой организм (Danio rerio)

В работе учёным удалось 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 распространённых 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.

Рыбки Danio в аквариальной ННЦМБ ДВО РАН

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 подчёркивает их потенциальное использование в области медицины, включая диагностику и терапию.

Источник: пресс-служба Минобрнауки России.