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