Gli scienziati dell'Università ITMO hanno sviluppato un metodo di produzione per nanoparticelle biointegrabili che possono essere controllate tramite il calore. Con l'irradiazione della luce, queste particelle cambiano non solo la loro forma, ma il loro colore, pure. Questa scoperta sarà vantaggiosa per lo sviluppo di biosensori non invasivi, sistemi di segnalazione, e coloranti atossici. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Angewandte Chemie .

Secondo gli autori dello studio, la questione dei nanomateriali controllati è stata risolta da tempo, ma i sistemi esistenti sono piuttosto tossici per gli organismi viventi, limitando così il loro campo di applicazione in medicina e biologia. Ricercatori dell'Università ITMO, però, riuscito a produrre un materiale completamente biocompatibile con proprietà controllabili.

"Le nanoparticelle sono composte da nuclei di silicio e gusci di biopolimero. Le sostanze che compongono i gusci possiedono diverse qualità idrofobiche/idrofile, cioè il modo in cui le loro molecole reagiscono all'acqua. Siamo stati in grado di usarlo per far contrarre o espandere le particelle a seconda di fattori esterni, " spiega Anna Nikitina, un membro dello staff del Centro scientifico di infochimica di ITMO.

Le nanoparticelle cambiano forma e colore sotto l'influenza termica. Possono essere utilizzati, Per esempio, eseguire misurazioni locali non invasive della temperatura nei tessuti biologici o progettare sistemi di sensori in grado di analizzare i processi interni negli organismi viventi. I nuovi sistemi controllabili possono essere utilizzati anche per creare coloranti termocontrollati e controllati dalla luce simili ai modulatori a cristalli liquidi utilizzati in olografia e litografia. I cambiamenti nel colore delle particelle si verificano esclusivamente a causa di trasformazioni strutturali.

"Le nostre particelle controllate possono raccogliere dati dall'interno di un organismo senza la necessità di ulteriori dispositivi complessi come sensori spettrali ultrasensibili. Un semplice cambiamento di colore ci consente di monitorare facilmente ciò che sta accadendo alla particella in tempo reale. La tecnologia è multiuso, anche:ogni particella può essere accesa e spenta più volte, "dice Valentin Milichko, un membro dello staff della Scuola di Fisica e Ingegneria dell'Università ITMO.

I ricercatori hanno sviluppato questi sistemi controllati per tre anni, durante il quale hanno sperimentato varie dimensioni e caratteristiche spaziali delle nanoparticelle, così come cercato polimeri che avrebbero esibito le prestazioni desiderate. Per adesso, l'efficienza dei sistemi è stata confermata solo in condizioni di laboratorio. Il prossimo passo nello studio sarà il test in vitro.