Наноструктурированные углеродные наноматериалы вызвали большой интерес за последние годы, особое внимание привлекают уникальные оптоэлектронные свойства однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ), такие как их экситонная флуоресценция (Рисунок 1) в ближней инфракрасной (БИК) области. Эти свойства делают ОУНТ универсальными строительными блоками для приложений в области биочувствительности, визуализации и даже транспортировки лекарств или фотодинамической терапии.
Рисунок 1. (а) Однослойные углеродные нанотрубки (ОУНТ) можно рассматривать как свернутые листы графена. (б) Диаграмма плотности электронных состояний полупроводниковых ОУНТ и переходов E11 и E22 между сингулярностями Ван-Хова, приводящих к различным спектрам поглощения и флуоресценции в зависимости от индекса хиральности (m, n). (в) Спектры флуоресценции в ближнем ИК-диапазоне ОУНТ разной хиральности (n, m)
Компания Andor заинтересована в использовании ОУНТ в качестве оптических датчиков БИК диапазона для обнаружения биомолекул и ведет активные исследования в этом направлении. Эти датчики являются мощным инструментом, например для визуализации процесса высвобождения нейромедиаторов из клеток. Для использования этих высокогидрофобных наноматериалов для восприятия (био) молекул решающее значение имеет функционализация их поверхности. Обычно это достигается с помощью ультразвукового «обертывания» небольшими синтетическими последовательностями ДНК. Недавно ученые Andor также показали, что можно использовать бочкообразные пептиды для получения коллоидного водного раствора ОУНТ.
Экспериментальная установка
Для характеризации функционализированных ОУНТ исследовательская группа Andor применяет флуоресцентную БИК-спектроскопию с использованием спектрографа Kymera-193i-B2, оснащенного детекторной матрицей iDus InGaAs DU491A-1.7 NIR. Возбуждение образцов осуществляется при помощи лазера Cobolt с длиной волны 561 нм.
Полученные результаты
На рисунке 2 показаны спектры поглощения и флуоресценции углеродных нанотрубок, обернутых ДНК (ОУНТ-ДНК). В этом исследовании была проверена способность распознавания конъюгатами ОУНТ-ДНК нейромедиаторов дофамина и конкурентную селективность для его структурных аналогов адреналина и норэпинефрина.
Рисунок 2. Спектры поглощения и флуоресценции ОУНТ-ДНК. (а) Спектр поглощения в видимом и БИК диапазонах ОУНТ-ДНК. (b, c, d) Спектры БИК-флуоресценции (GT)10 функционализированных ОУНТ, возбужденных на длине волны 561 нм до и после добавления 100 нМоль дофамина (b), адреналина (c) и норэпинефрина (d)
Спектры в диапазоне от 800 нм до 1200 нм ясно показывают, что последовательность ДНК (GT)10 приводит к сильному увеличению флуоресценции дофамина, тогда как адреналин и норэпинефрин вызывает только небольшое увеличение. Таким образом, эти датчики можно использовать для обнаружения дофамина в присутствии эквимолярного количества адреналина или норэпинефрина.
Выводы
Спектрограф Kymera-193i и детектор iDus InGaAs 491 NIR были успешно использовали для получения спектров флуоресценции в ближней ИК области функционализированных углеродных нанотрубок. Определено, что ОУНТ-ДНК действуют как сенсоры для биомолекул, также была проведена количественная оценка изменения квантового выхода после добавления нейротрансмиттеров. Полученные результаты позволяют лучше понять фотофизику углеродных нанотрубок и датчиков высокой селективности/чувствительности для перспективных биомедицинских приложений.
©Andor
Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Andor на территории РФ
В статье описывается биочип, сочетающий электрод для определения концентрации фенилаланина и микрофлюидный модуль для регистрации скорости потоотделения, изготовленный с использованием лазера. Биочип используется для неинвазивного мониторинга состояния пациентов с метаболическими нарушениями.
В статье описана генерация сверхширокого плоского суперконтинуума (350-1750 нм) с одномодовым поперечным профилем в видимом диапазоне. Для накачки микроструктурированного оптического волокна используется лазер с длиной волны 1064 нм, вторая гармоника накачки генерируется непосредственно в волокне.
В статье приводится применение и основные параметры одночастотных лазеров. Сравниваются лазеры CNI серии MSL с известными европейскими и американскими производителями.
В статье описан метод генерации суперконтинуума, расширенного в видимый диапазон. За счет четырехволнового смешения накачка 1064 нм создает антистоксовы и стоксовы компоненты на 831 нм и 1478 нм. Фазовый синхронизм обеспечивается благодаря микроструктурированному мультимодальному волокну особой конструкции.
В статье описывается усовершенствование метода лазерно-водоструйной обработки: добавление коаксиально-кольцевой аргоновой струи, мгновенно очищающей отверстие от образующегося осадка. Таким образом сохраняется высокий объем абляции при создании глубоких отверстий в сложно обрабатываемых материалах.
г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3
