Тестирование сенсоров на основе частиц NaYF4: Yb, Er для измерения температуры в биологических средах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе гидротермального метода синтезированы частицы NaYF4: Yb, Er в виде стержней со средними размерами 1.4 мкм × 70 нм. Проведена модификация их поверхности L-цистеином, что обеспечило гидрофильные свойства. Показано, что полученные частицы обладают апконверсионной люминесценцией в видимом спектральном диапазоне при лазерном возбуждении на длине волны 980 нм. Осуществлена их температурная калибровка в физиологическом растворе, которая показала возможность удаленного измерения температуры в биологически значимом диапазоне 293 — 323 K со средней чувствительностью 43·10-4 K-1 и точность ±1.0 K. Выполнен демонстрационный эксперимент на живой нервной системе виноградной улитки Helix lucorum, где сенсоры успешно использованы для биовизуализации и удаленного малоинвазивного измерения температуры с пространственным разрешением 10 мкм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Леонтьев

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань

Л. А. Нуртдинова

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань; Казань

Е. О. Митюшкин

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань

А. Г. Шмелев

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань

Д. К. Жарков

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань

В. В. Андрианов

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань; Казань

Л. Н. Муранова

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань; Казань

Х. Л. Гайнутдинов

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань; Казань

В. Г. Никифоров

Казанский физико-технический институт имени Е.К. Завойского – обособленное структурное подразделение Казанского научного центра Российской академии наук

Email: vgnik@mail.ru
Россия, Казань

Список литературы

  1. Chen G., Qiu H., Prasad P.N., Chen X. // Chem. Rev. 2014. V. 114. No. 10. P. 5161.
  2. Ding M., Chen D., Yin S. et al. // Sci. Reports. 2015. V. 5. P. 12745.
  3. Pang G., Zhang Y., Wang X. et al. // Nano Today. 2012. V. 40. Art. No. 101264.
  4. Li S., Wei X., Li S. et al. // Int. J. Nanomed. 2020. V. 15. P. 9431.
  5. Jiang W., Yi J., Li X. et al. // Biosensors. 2022. V. 12. No. 11. Art. No. 1036.
  6. Arai M.S., de Camargo A.S.S. // Nanoscale Advances. 2021. V. 3. No. 18. P. 5135.
  7. Lv H., Liu J., Wang Y. // Front. Chem. 2022. V. 10. Art. No. 996264.
  8. Chen W., Xie Y., Wang M., Li C. // Front. Chem. 2020. V. 8. Art. No. 596658.
  9. Lee G., Park Y.I. // Nanomaterials. 2018. V. 8. No. 7. P. 511.
  10. Zhang L., Jin D., Stenzel M.H. // Biomacromol. 2021. V. 22. No. 8. P. 3168.
  11. Ghazy A., Safdar M., Lastusaari M. et al. // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2021. V. 230. Art. No. 111234.
  12. Richards B.S., Hudry D., Busko D. et al. // Chem. Rev. 2021. V. 121. No. 15. P. 9165.
  13. Chaudhary B., Kshetri Y.K., Kim T.H. // In: Upconversion nanoparticles (UCNPs) for functional applications. POSP. V. 24. Singapore: Springer Nature, 2023. P. 193.
  14. Qingqing K., Xiaochun H., Chengxue D. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2023. V. 25. No. 27. P. 17759.
  15. Yang Y., Wang L., Wan B. et al. // Front. Bioeng. Biotechnol. 2019. V. 15. No. 7. P. 320.
  16. Hilderbrand S.A., Shao F., Salthouse C. // Chem. Commun. 2009. No. 28. P. 4188.
  17. Larson D.R., Zipfel W.R., Williams R.M. et al. // Science. 2003. V. 300. P. 1434.
  18. van de Rijke F., Zijlmans H., Li S. et al. // Nature Biotechnol. 2001. V. 19. P. 273.
  19. Nikiforov V.G., Leontyev A.V., Shmelev A.G. et al. // Laser Phys. Lett. 2019. V. 16. No. 6. Art. No. 065901.
  20. Leontyev A.V., Shmelev A.G., Zharkov D.K. et al. // Laser Phys. Lett. 2019. V. 16. No. 1. Art. No. 015901.
  21. Wu X.J., Zhang Q.B., Wang X. et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2011. V. 2011. No. 13. P. 2158.
  22. Chatterjee D.K., Rufaihah A.J., Zhang Y. // Biomaterials. 2008. V. 29. No. 7. P. 937.
  23. Johnson N.J.J., Sangeetha N.M., Boye J.C., van Veggel F. C.J.M. // Nanoscale. 2010. V. 2. No. 5. P. 77.
  24. Park Y.I., Kim J.H., Lee K.T. et al. // Adv. Mater. 2009. V. 21. No. 44. P. 4467.
  25. Jalil A.R., Zhang Y. // Biomaterials. 2008. V. 29. No. 30. P. 4122.
  26. Xiong L.Q., Yang T.S., Yang Y. et al. // Biomaterials. 2010. V. 31. No. 27. P. 7078.
  27. Митюшкин Е.О., Жарков Д.К., Леонтьев А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 12. С. 1724; Mityushkin E.O., Zharkov D.K., Leontyev A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 12. P. 1806.
  28. Kaiser M., Wurth C., Kraft M. et al. // Nano Res. 2019. V. 12. P. 1871.
  29. Ruhl P., Wang D., Garwe F.R. et al. // J. Luminescence. 2021. V. 232. Art. No. 117860.
  30. Леонтьев А.В., Жарков Д.К., Шмелев А.Г. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2019. Т. 83. № 12. С. 1644; Leontyev A.V., Zharkov D.K., Shmelev A.G. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2019. V. 83. № 12. P. 1484.
  31. Шмелев А.Г., Никифоров В.Г., Жарков Д.К. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 12. С. 1696; Shmelev A. G., Nikiforov V.G., Leontyev A.V., Zharkov D.K. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. № 12. P. 1439.
  32. Жарков Д.К., Шмелев А.Г., Леонтьев А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 3. С. 317; Zharkov D.K., Shmelev A.G., Leontyev A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. № 3. P. 241.
  33. Жарков Д.К., Шмелев А.Г., Леонтьев А.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. Т. 84. № 12. С. 1746; Zharkov D.K., Shmelev A.G., Leontyev A.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. № 12. P. 1486.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображение СЭМ наночастиц NaYF4: Yb, Er после поверхностной модификации L-цистеином (а); гистограмма распределения наночастиц NaYF4: Yb, Er по размерам (б)

Скачать (403KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектр апконверсионной люминесценции наночастиц NaYF4: Yb, Er (а); Диаграмма энергетических уровней и процессы переноса энергии в апконверсионной системе Yb3+ — Er3+ (б). Сплошные стрелки показывают излучательные переходы, пунктирные стрелки и линии — перенос энергии и безызлучательные переходы

Скачать (176KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры апконверсионной люминесценции NaYF4: Yb, Er, полученные при разной температуре. Эксперименты были выполнены при мощности возбуждающего излучения 0.5 Вт/см2 (а). Зависимости относительной населенности уровней 2H11/2 и 4S3/2 ионов Er3+ RHS от обратной температуры 1/T (фиолетовые точки — экспериментальные данные, фиолетовая кривая — аппроксимация функцией (1)) и чувствительности S от температуры T (оранжевая кривая) (б)

Скачать (242KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фотография препарата нервной системы виноградной улитки Helix lucorum (верхнее изображение), скан конфокального микроскопа, показывающего интенсивность люминесценции АНЧ, нанесенных на препарат (нижнее изображение)

Скачать (274KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».