Ученые получили стабильные яркие квантовые точки на основе кадмия, цинка, селена и серы, которые светятся под ультрафиолетом и, в отличие от аналогов, не разрушаются в воде в течение длительного времени. Благодаря таким свойствам полученные наночастицы можно использовать в качестве светящихся меток для выявления антител и токсинов в крови и тем самым диагностировать заболевания — например, сердечную недостаточность — или выявить воспалительный процесс. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal.

Однако основная среда нашего организма — вода. Большинство квантовых точек в воде быстро разрушаются и частично или полностью теряют способность светиться. Чтобы этого избежать, используются две технологии: квантовые точки покрывают дополнительной оболочкой или присоединяют к их поверхности небольшие полярные молекулы. Но такие манипуляции, хотя и помогают стабилизировать кристалл в воде, снижают яркость его свечения.

Полученные полупроводниковые структуры не разрушались в воде и светились в два раза ярче, чем аналоги без тиольной оболочки. Более яркое свечение квантовых точек позволяет повысить чувствительность аналитических систем на их основе, а также удешевить процесс производства за счет применения меньшего количества наночастиц в пересчете на белок или токсин, который нужно обнаружить. Это значит, что такие квантовые точки можно успешно использовать для диагностики и биомаркировки в медицине.

Разработанный авторами метод прост в исполнении, не требует дорогих приборов и реактивов, а потому может быть легко масштабирован для производства крупных объемов наночастиц. Так, по подсчетам авторов, их подход в несколько раз превосходит существующие аналоги по дешевизне и быстроте синтеза. «Мы с коллегами из нескольких научных групп нашего института уже активно применяем полученные наночастицы при разработке аналитических систем для обнаружения антибиотиков и определения токсинов в зерне, овощах, курином мясе и других продуктах. В дальнейшем мы планируем создать модифицированные квантовые точки других типов и составов, чтобы понять, как молекулы-стабилизаторы влияют на свечение разных кристаллов и найти вариант с наибольшей люминесценцией», — рассказывает исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Даниил Дрозд, кандидат химических наук, старший преподаватель Института химии СГУ имени Н.Г. Чернышевского.