Nauka o fluorescencji nanorurek węglowych: wyjaśnienie tajemnicy emisji światła w biosensorach.

WarsawBadacze odkryli, dlaczego nanorurki węglowe emitują światło po związaniu z określonymi cząsteczkami. Te nanorurki mogą znaleźć zastosowanie w biosensorach do monitorowania poziomu cukru we krwi oraz testów na COVID-19. Kluczowym czynnikiem jest woda. Gdy nanorurki mają kontakt z docelowymi cząsteczkami, emitują światło, którego intensywność zmienia się w zależności od ilości danej substancji. Odkrycia tego dokonali naukowcy z Ruhr University Bochum w Niemczech oraz University of Texas at El Paso.

Kluczowe wnioski z badania:

• Nanorurki węglowe działają jako biosensory, zmieniając swoją fluorescencję po związaniu z określonymi cząsteczkami.
• Badania z wykorzystaniem spektroskopii terahercowej wykazały kluczową rolę wody w tej fluorescencji.
• Otoczka wodna, czyli cząsteczki wody otaczające nanorurki, odgrywa znaczącą rolę w procesie emisji.

Jednościenne nanorurki węglowe można modyfikować biopolimerami lub fragmentami DNA, aby celować w określone cząsteczki. Dzięki temu są one przydatne do wykrywania neuroprzekaźników i innych markerów biologicznych. Wcześniej metoda wykrywania była niejasna, ale to badanie wyjaśnia ją.

Odkrycie pokazuje, jak ważne jest to, w jaki sposób nanorurki węglowe oddziałują z otaczającą je wodą. Kiedy nanorurka łączy się z inną substancją, zmienia się jej energia wewnętrzna i wchodzi w interakcję z pobliskimi cząsteczkami wody. Ta interakcja energetyczna wpływa na intensywność fluorescencji nanorurek. Gdy nanorurka staje się jaśniejsza, oddaje mniej energii wodzie, a gdy ciemniejsza, przekazuje jej więcej energii.

Zobacz również:

Wczoraj · 12:21

Tajemnice Arima Hot Springs: woda zwiastująca trzęsienia ziemi

Badanie wykorzystało spektroskopię terahercową, co umożliwiło naukowcom obserwację ruchu energii. Ta metoda ukazała istotną rolę wody, koncentrując się na otoczeniu wokół nanorurki, a nie na samej nanorurce. Odkrycia te przyczyniają się do tworzenia lepszych biosensorów.

Naukowcy uważają, że zrozumienie tego rodzaju interakcji może pomóc w tworzeniu lepszych biosensorów. W przyszłości biosensory mogą być projektowane tak, aby działały bardziej efektywnie i niezawodnie, biorąc pod uwagę tę interakcję powłoki hydratacyjnej. Jest to niezwykle istotne w kontekście testów medycznych i badań biochemicznych, gdzie dokładność i czułość odgrywają kluczową rolę.

Badania zostały sfinansowane przez Niemieckie Towarzystwo Badawcze, Fundację Volkswagena oraz Narodową Fundację Nauki. Ta współpraca podkreśla znaczenie łączenia różnych dziedzin w celu wzbogacenia wiedzy naukowej. Dzięki temu naukowcy mają teraz możliwość ulepszania technologii biosensorów, co może zrewolucjonizować sposób monitorowania i diagnozowania schorzeń medycznych.