Ученые LIFT запатентовали новый способ солюбилизации квантовых точек

Ученые LIFT разработали и запатентовали новый способ получения стабильных водорастворимых квантовых точек, который одновременно повышает их устойчивость и значительно снижает стоимость производства. Разработка может стать основой для более доступных и массовых диагностических тест-систем, позволяющих быстрее и точнее выявлять различные заболевания в клинической практике.

Квантовые точки –— флуоресцентные нанокристаллы с уникальными оптическими свойствами, превосходящие по эффективности традиционные органические красители, такие как флуоресцеин, родамин, красители семейства Alexa Fluor, DyLight и другие.

С помощью квантовых точек можно получать флуоресценцию различных цветов при воздействии всего одного источника света: в отличии от обычных красителей они воспринимают свет в широком диапазоне длин волн, а флуоресцируют в очень узком. Благодаря этому, квантовые точки часто используют в качестве меток, химически соединяя их с антителами или другими биомолекулами. Кроме того, квантовых точек нужно значительно меньше, чем обычных красителей — при использовании лазера одной и той же мощности точки светятся намного ярче.

Большинство методов синтеза позволяют получать очень яркие квантовые точки только в гидрофобной форме (нерастворимой в воде). Однако для применений в медицине такие частицы должны быть хорошо растворимы и стабильны в водных средах. Прямой синтез водорастворимых квантовых точек сильно уступает по качеству продукта: частицы менее однородны по размеру и обладают худшими оптическими характеристиками. Метод солюбилизации, наоборот, сохраняет преимущества исходных частиц и одновременно делает их пригодными для работы в водных средах.

Ученые LIFT разработали новый, более доступный метод солюбилизации квантовых точек. Они выращивают полимерную оболочку из полистирола и акрилата на поверхности нанокристалла. Такая оболочка обеспечивает точкам стабильность в воде, улучшает связывание с биомолекулами и сохраняет их уникальные оптические свойства.

Павел Соколов, старший научный сотрудник группы «Оптические квантовые сенсоры» LIFT:

В отличие от широко распространенных подходов к солюбилизации гидрофобных наночастиц с применением органических стабилизаторов на основе производных полиэтиленгликоля, запатентованный метод предусматривает инкапсуляцию квантовых точек структуры «ядро» или «ядро/оболочка» в сшитую полимерную оболочку, формирующуюся непосредственно в ходе реакции полимеризации смеси мономеров оболочки. Такая оболочка одновременно защищает квантовые точки от деградации, придает им гидрофильные свойства и формирует на своей поверхности функциональные сайты для связывания с биологическими молекулами.

Одно из ключевых преимуществ разработанного в LIFT метода –— возможность получать высококачественные водорастворимые квантовые точки значительно дешевле существующих аналогов. 

Для медицины разработка открывает путь к созданию целого класса диагностических тест-систем нового поколения. В первую очередь это быстрые иммунохроматографические тесты (экспресс-полоски), лабораторные ИФА-анализы, методы проточной цитометрии и иммунофлюоресцентной диагностики тканей. Во всех этих подходах квантовые точки могут использоваться как флуоресцентные метки, позволяя точно и быстро выявлять маркеры заболеваний.