VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Новые методы в биофизике

Мобильность апконверсионных наносенсоров NaF4Yb,Er в организме виноградной улитки

В.В. Андрианов 1,2*, Х.Л. Гайнутдинов1,2, Г.Г. Шмелёв2, В.Г. Никифоров2, Д.К. Жарков2, А.В. Леонтьев2, Е.О. Митюшкин2, А.И. Арсланов1, Л.Н. Муранова1

1.Казанский (Приволжский) федеральный университет;
2.Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ КазНЦ РАН;

* vvandrianov(at)kpfu.ru

В докладе представлены результаты исследования мобильности наночастиц (НЧ) NaYF4: Yb, Er, инъецированных во внутреннюю полость тела виноградной улитки в виде коллоидного раствора (0.2 мл, дозировка 600 мг/кг). НЧ были синтезированы нами гидро- и сольвотермальными методами и представляли собой узкие наностержни (nanorods) длиной до 1 мкр. Они обладали яркой апконверсионной люминесценцией при возбуждении на длине волны 980 нм. В работе основное внимание сфокусировано на вопросах распределения НЧ в органах улитки, а также скорости естественного их выведения из организма. Идея использовать различные наносенсоры для исследования, контроля и терапии в биологии и медицине в настоящее время получила бурное развитие. Одним из перспективных направлений является флюоресцентная наносенсорика, когда внешним источником света возбуждается отклик флюоресценции. Как правило, для возбуждения используется УФ излучение, что оказывает негативное воздействие на биологические объекты, связанное с поглощением, фотодеструкцией биомолекул, разогревом тканей. Помимо этого, возникает активное рассеивание УФ излучения тканями и автофлюоресценция белков, что отрицательно сказывается на точности метода. В данной работе мы тестируем возможность применения апконверсионных наночастиц (НЧ) NaYF4: Yb, Er в качестве флюоресцентных нанозондов. Эти НЧ обладают яркой зеленой люминесценцией при возбуждении лазером на длине волны 980 нм, которая находится в «окне прозрачности» биологических тканей. Использование такого апконверсионного возбуждения позволяет полностью избежать описанных выше проблем с УФ излучением.

В синтезе были использованы гидро- и сольвотермальные методы, описанные в работах [1-3]. Затем синтезированные НЧ были очищены от побочных продуктов синтеза и покрыты силиконовой оболочкой для защиты НЧ от нежелательного воздействия поверхностных тушителей люминесценции в биосреде и приданию НЧ гидрофильных свойств. В докладе представлены результаты исследования мобильности НЧ, инъецированных во внутреннюю полость тела виноградной улитки. Инъекции водных коллоидных растворов НЧ осуществлялись через район синусного узла улитки, где отсутствуют болевые рецепторы. Затем проводились наблюдения за состоянием животных в течение семи дней с забором выделяемых экскрементов. После чего из органов улитки и собранных экскрементов готовились препараты по следующей методике. Органическая составляющая препаратов отжигались при температуре 500ОС в течение нескольких минут. Затем полученный пепел растворялся в 0,06 N соляной кислоте и дважды промывался водой с осаждением в микроцентрифуге. В результате выделялся несгоревший и нерастворимый осадок, который анализировали на предмет количественного содержания НЧ. Данные исследования позволили получить информацию о мобильности инъецированных НЧ в тело улитки, скорость их естественного выведения из организма улитки и остаточную локализацию в органах через 7 дней после инъекции. В докладе поднимаются вопросы о дальнейших перспективах использования синтезированных нами апконверсионных НЧ в биологических задачах (биовизуализация, удалённое измерение температуры и др.). Обсуждаются зависимости мобильности НЧ от их формы и размеров, а также вопросы токсичности.



1. D.K. Ma, D.P. Yang, J.L. Jiang, P. Cai, S.M. Huang. CrystEngComm 2010, 12, 1650-8.

2. X. Liang, X. Wang, J. Zhuang, Q. Peng, Y.D. Li. Advanced Functional Materials 2007, 17, 2757-65.

3. J.C. Boyer, C.J. Carling, B.D. Gates, N.R. Brand. Journal of the American Chemical Society 2010, 132, 15766–72.

Mobility of upconversion nanosensors NaF4Yb,Er in the body of a terrestrial snail

V.V. Andrianov 1,2*, Kh.L. Gainutdinov 1,2, A.G. Shmelev 2, V.G. Nikiforov2, D.K. Zharkov 2, A.V. Leontyev2, E.O. Mitushkin2, A.I. Arslanov1, L.N. Muranova 1

1.Kazan Federal University;
2.Zavoisky Physical-Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center of RAS;

* vvandrianov(at)kpfu.ru

We report the results of a study focused on the mobility of NaYF4: Yb, Er nanoparticles (NPs) injected into a snail as a colloidal solution (0.2 ml, dosage 600 mg/kg). Hydro- and solvothermal methods allowed us to synthesize HPs in the form of nanorods up to 1 micron in length. They exhibited bright upconversion luminescence upon laser excitation at a wavelength of 980 nm. We analyzed the distribution of NPs in the organs of the snail, as well as the rate of their natural excretion. The idea of using various nanosensors for research, control and therapy in biology and medicine is now rapidly developing. One of the promising field is fluorescent nanosensorics, when the fluorescence response is excited by an external light source. UV radiation, which is commonly used for excitation, negatively effects on biological objects. Its strong absorption leads to photodestruction of biomolecules and heating of tissues. In addition, there is an intense scattering of UV radiation by tissues and autofluorescence of proteins, which adversely affects the accuracy of the method. In this work, we are testing the possibility of using upconversion nanoparticles (NPs) NaYF4: Yb, Er as fluorescent nanoprobes. Such NPs exhibit bright green luminescence upon excitation by a laser at a wavelength of 980 nm, which is in the "transparency window" of biological tissues. The use of such upconversion excitation makes it possible to completely avoid the problems with UV radiation described above.

Hydro- and solvothermal methods described in [1–3] were used in the synthesis. Then, the synthesized NPs were purified from by-products and coated with a silicone shell to protect the NPs from the undesirable effects of surface luminescence quenchers in the biomedium and impart hydrophilic properties to the NPs. We studied of the mobility of NPs injected into the body of the snail. Aqueous colloidal solutions of NPs injected into the internal cavity through the region of the sinus node of the snail (with no pain receptors). Then the behavior of the snail had been monitored for seven days together with the collection of excreted excrements. After that, we prepared the samples containing several organs of the snail and collected excrement according to the following method. The organic components of the preparations annealed at a temperature of 500°C for several minutes. The obtained ashes dissolved in 0.06 N hydrochloric acid and washed twice with water. These procedures yielded an unburned and insoluble precipitates. These studies provided information on the mobility of injected NPs into the body of the snail, the rate of their natural excretion from the body of the snail, and residual localization in organs seven days after injection. The report raises questions about the future prospects of using this type of upconversion NPs in biological applications (bioimaging, remote temperature measurement, etc.). Dependences of the mobility of NPs on their shape and size, as well as issues of toxicity, are shortly discussed.



1. D.K. Ma, D.P. Yang, J.L. Jiang, P. Cai, S.M. Huang. CrystEngComm 2010, 12, 1650-8.

2. X. Liang, X. Wang, J. Zhuang, Q. Peng, Y.D. Li. Advanced Functional Materials 2007, 17, 2757-65.

3. J.C. Boyer, C.J. Carling, B.D. Gates, N.R. Brand. Journal of the American Chemical Society 2010, 132, 15766–72.


Докладчик: Андрианов В..
118
2023-02-15

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists