Нанодиагностика

Археология свидетельствует, что люди античных времён методом проб и ошибок, а часто интуитивно делали открытия, которые затем были забыты, оставляя нас в недоумении относительно их природы. Уж сколько в последние годы мы слышим о нанотехнологиях, создающих материалы, размеры частиц которых не превышают 100, а то и десятка нанометров. Но оказывается, что то же самое делали и римляне, примером чего является знаменитая Ликургова чаша IV века, хранящаяся в Британском музее. Она была названа в память о мифическом фракийском царе Ликурге, который отказался подчиниться всемогущему богу Дионису, наславшему на него виноградные лозы. Не покорный царь запутался в них подобно Лао-коону с сыновьями, на которых наслали змей, и погиб…
 
Недавно за дело взялись учёные из Университета штата Иллинойс, которые определили наличие в стекле чаши чрезвычайно мелких наночастиц золота, диаметр которых не превышает 50 нанометров. Помимо всего прочего, золото знаменито сегодня своими плазмонами, объединёнными в «плазму» поверхностными электронами, которые активно взаимодействуют с падающими на них фотонами света, в результате чего те способны менять длину волны – обычно в сторону красных лучей. Это находится в полном соответствии с закономерностями квантовой физики, которая знает, что электрон поглощает кванты света с более короткой длиной волны, а излучает затем с волной, которая длиннее.

Помимо наночастиц золота, в стекле чаши обнаружены и частицы серебра, причём в соотношении, указывающем на вполне осознанный подход древних мастеров к «варке» стекла, из которого она была сделана. Её цвет зависит от угла зрения, под которым человек смотрит на древнее чудо, но полагают, что она меняла цвет в зависимости от того, что в неё наливали. Калориметрия, то есть определение параметров по изменению цвета, во многих случаях предпочтительнее других методов обнаружения тех или иных веществ благодаря своей простоте и дешевизне. При калориметрии отпадает необходимость предварительного «мечения» белков, нуклеиновых кислот и антител и промежуточных стадий подготовки образца к исследованию. Налить что-нибудь в чашу Ликурга невозможно, поэтому для проверки своей догадки они «выкопали» на поверхности пластикового чипа мириады наноколодцев (суживающихся ко дну углублений), внутренние стенки которых усеяли наночастицами золота и серебра, тем самым получив множество ничтожно малых «чаш Ликурга».

В ходе опытов в «чаши» наливали воду и масло, а также растворы сахара и соли. Чистая вода окрашивалась в зелёный цвет, а масло – в красный, окрашивались и бесцветные растворы соли и сахара. Цветность последних чётко коррелировала с концентрацией, при этом чувствительность детектора была в 100 раз выше имеющихся коммерческих сенсоров.
 
Меняло цвет чипов и попадание в их наноколодцы молекул ДНК, которая в практической работе экспертов может принадлежать патогенным микробам и вирусам, а также жертвам преступлений или подозреваемым.
Не менее чувствительный метод обнаружения единичных на-нокристаллов, или «сверхточек» (SuperDot) с помощью подаваемого по оптоволокну света предложили специалисты Института фотоники в австралийской Аделаиде. Подаваемый по оптоволокну инфракрасный свет не возбуждает фонового свечения наноточек в растворе фторида натрия с иттербием (NaYF), дающего ионы-активаторы, в результате чего невидимое излучение конвертируется в видимое яркое свечение. С помощью нового метода учёные смогли увидеть чуть ли не отдельные молекула онкобелков, свидетельствующие о наличии опухолей простаты у мужчин и множественной миеломы у детей.

Игорь ЛАЛАЯНЦ,
кандидат биологических наук.
По материалам Nature