- Информация о материале
Материалы о совместных разработках с участием сотрудников Института представлены на сайте Российской академии наук (16.05.2025).
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.
Maria Timofeeva, Yuliya Kenzhebayeva, Pavel Alekseevskiy, Anastasiia Efimova, Artem N. Abramov, Sergei Shipilovskikh, Alexander S. Novikov, Nikolay V. Somov, Dmitry I. Pavlov, Xiaolin Yu, Andrei S. Potapov, Pascal Boulet, Nikita Burzak, Aleksandra R. Knyazeva, Nan Li, Vyacheslav Dyachuk, Valentin A. Milichko "Topological Design of Pyrene-Based Metal-Organic Framework Nanosheets as a Luminescent Thermometer for Live Bioimaging" // Advanced Functional Materials. 2025. 2425904. DOI: 10.1002/adfm.202425904
- Информация о материале
Материалы о разработке сотрудников Института опубликованы в газете "Наука в Сибири" (19.06.2025 № 25, 21.05.2025 - эл. версия) и представлены на сайте Российской академии наук (22.05.2025).
 |
 |
| Сотрудник лаборатории демонстрирует люминесцентный эффект | Люминесцентный эффект |
Для удобства использования сенсор в виде порошка вмешивают в гидрогель — вещество, по структуре похожее на пищевой желатин. Затем полученную массу распределяют тонким слоем по плоской поверхности, чтобы получилась полимерная пленка. На нее наносят каплю воды и светят ультрафиолетовым фонариком. Если в воде есть опасные вещества — пленка начинает светиться зеленым цветом: чем сильнее свечение, тем выше концентрация загрязнений. Чувствительность сенсора очень высокая: он способен обнаруживать минимальные количества загрязнителей, выявляя всего 35 миллиграммов вещества в 1 000 литров воды, что сравнимо с обнаружением чайной ложки соли в большом плавательном бассейне.
Люминесцентный сенсор позволяет быстро обнаруживать сульфаты. Ранее не существовало материалов, способных так точно их ловить, так как сульфат-ионы не имеют окраски, не изменяют кислотность воды и не поглощают свет, что делает их замаскированными для традиционных методов анализа и визуального обнаружения в воде. «Сейчас для обнаружения сульфатов используют гравиметрический метод, анализ занимает несколько часов. Наш сенсор делает это за секунды и с высокой точностью», — пояснил главный научный сотрудник лаборатории металлорганических координационных полимеров ИНХ СО РАН доктор химических наук Андрей Сергеевич Потапов.
Ученые планируют расширить линейку сенсоров для обнаружения других опасных веществ, например сейчас исследуют новую методику с чувствительным откликом на ртуть. Также в их планы входит создание детекторов — портативных устройств с полимерной пленкой внутри. Такой девайс поможет проверять на наличие токсинов воду в квартирах, на дачах, а также в походах.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российского научного фонда, № 23-43-00017.
Подготовили студентки отделения журналистики
Гуманитарного института Новосибирского государственного университета
Марина Смолянинова и Дарья Обгольц для спецпроекта «Мастерская “Науки в Сибири”»
Фото авторов
Dudko E. , Pavlov D. , Ryadun A. , Guselnikova T. , Fedin V. , Yu X., Potapov A. "Lanthanum(III) Coordination Polymer Decorated With 2,1,3‐Benzoxadiazole Units for Sensitive Luminescent Recognition of Sulfate Anion" // Applied Organometallic Chemistry. 2025. V.39. N3. e70082:1-9. DOI: 10.1002/aoc.70082
- Информация о материале
Татьяна Осипова
- Информация о материале
На примере натрия продемонстрировано, что оба лиганда имеют плоскую геометрию и способны формировать двумерные металл-органические координационные полимеры. Характеристики полученных МОКП, такие как строение металлоцентра, тип координации (мостиковый или смешанный мостиковый/хелатный) и люминесцентные свойства, зависят от типа лиганда и природы используемого растворителя.
Синтезированные МОКП натрия при комнатной температуре демонстрируют интенсивную флуоресценцию в диапазоне 370–450 нм и умеренную микросекундную фосфоресценцию в диапазоне 500–670 нм, а при температуре жидкого азота наблюдается увеличение интенсивности эмиссии и длительность времени жизни фосфоресцентной компоненты.
Полученные результаты открывают новые для химии координационых полимеров центросимметричные бензоксазольный и бензотиазольный лиганды, которые могут использоваться в качестве дитопных или тетратопных линкеров для создания люминесцентных МОКП.
Работа опубликована в журнале Dalton Transactions.
Rogozhin A.F., Ilichev V.A., Pavlov D.I. , Bochkarev M.N. "Structurally Isomeric Ditopic 2-Mercaptobenzoxazole and 2-Hydroxybenzothiazole as Ligands for Design of 2D Sodium-Based Luminescent Coordination Polymers" // Dalton Transactions. 2025. V.54. N11. P.4589-4598.
© ИНХ СО РАН 1998 – 2025 г.