Des scientifiques de l'Université ITMO ont développé une méthode de production de nanoparticules biointégrables qui peuvent être contrôlées par la chaleur. Avec irradiation lumineuse, ces particules changent non seulement de forme, mais leur couleur, trop. Cette découverte sera bénéfique pour le développement de biocapteurs non invasifs, systèmes de signalisation, et des colorants non toxiques. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie .

Selon les auteurs de l'étude, la question des nanomatériaux contrôlés est résolue depuis un certain temps, mais les systèmes existants sont plutôt toxiques pour les organismes vivants, limitant ainsi leur champ d'application en médecine et en biologie. Chercheurs de l'Université ITMO, cependant, réussi à produire un matériau entièrement biocompatible avec des propriétés contrôlables.

"Les nanoparticules sont composées de noyaux de silicium et de coques en biopolymère. Les substances qui composent les coques possèdent différentes qualités hydrophobes/hydrophiles, c'est-à-dire la manière dont leurs molécules réagissent à l'eau. Nous avons pu l'utiliser pour que les particules se contractent ou se dilatent en fonction de facteurs externes, " explique Anna Nikitina, membre du personnel du Centre scientifique d'infochimie de l'ITMO.

Les nanoparticules changent à la fois de forme et de couleur sous influence thermique. Ils peuvent être utilisés, par exemple, pour effectuer des mesures de température locales non invasives dans les tissus biologiques ou pour concevoir des systèmes de capteurs capables d'analyser les processus internes des organismes vivants. Les nouveaux systèmes contrôlables peuvent également être utilisés pour créer des colorants thermo- et contrôlés par la lumière, semblables aux modulateurs à cristaux liquides utilisés en holographie et en lithographie. Les changements de couleur des particules se produisent uniquement en raison de transformations structurelles.

"Nos particules contrôlées peuvent collecter des données à l'intérieur d'un organisme sans avoir besoin de dispositifs complexes supplémentaires tels que des capteurs spectraux ultrasensibles. Un simple changement de couleur nous permet de surveiller facilement ce qui arrive à la particule en temps réel. La technologie est multi-usage, aussi :chaque particule peut être allumée et éteinte plusieurs fois, " dit Valentin Militchko, membre du personnel de l'École de physique et d'ingénierie de l'Université ITMO.

Les chercheurs développent ces systèmes contrôlés depuis trois ans, au cours de laquelle ils ont expérimenté différentes tailles et caractéristiques spatiales des nanoparticules, ainsi que recherché des polymères qui présenteraient les performances souhaitées. Pour l'instant, l'efficacité des systèmes n'a été confirmée que dans des conditions de laboratoire. La prochaine étape de l'étude sera les tests in vitro.