Разработка принадлежит исследователям из Российского университета дружбы народов, Университета ИТМО и Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН. Новый материал на основе металлоорганических каркасов (MOF) способен точно измерять температуру в живых тканях, что делает его перспективным для медицинской диагностики, хирургии и биомониторинга.
Традиционные высокочувствительные термометры используют редкоземельные элементы, такие как европий или тербий, благодаря их люминесцентным свойствам. Однако их добыча и применение связаны с высокой стоимостью и экологическими рисками. Российские ученые предложили альтернативу — нанотермометры на основе цинка и органического лиганда H₄TBAPy, которые полностью биосовместимы и не уступают по эффективности аналогам с РЗЭ.
Как пояснил один из авторов исследования, научный сотрудник РУДН Александр Новиков, новый материал обладает рекордной чувствительностью — до 2,12% K⁻¹, а также широким температурным диапазоном — от 7 до 300 кельвинов (от –266°C до +27°C). Это позволяет использовать его как в экстремально холодных условиях, так и при комнатной температуре. Кроме того, MOF-структуры обеспечивают возможность визуализации и отслеживания изменений в режиме реального времени, что критически важно для медицинских применений.
Для подтверждения безопасности и эффективности нанотермометров ученые провели эксперименты на прозрачных рыбах Danio rerio. Наночастицы вводились как внутривенно, так и через пищеварительную систему. Результаты показали 100% выживаемости подопытных организмов, что свидетельствует об отсутствии токсичности. Дополнительные тесты, включая MTT-анализ и иммуногистохимию, подтвердили биосовместимость материала.
Одним из ключевых преимуществ новой разработки является ее способность точно измерять температуру внутри живых тканей. При охлаждении с 30 до 0°C цвет люминесценции наночастиц менялся от зеленого к синему, что позволяет визуально контролировать температурные изменения. Это открывает широкие возможности для применения в хирургии, где точный мониторинг температуры критически важен, а также в диагностике воспалительных процессов, сопровождающихся локальным повышением температуры.
Ранее ученые Казанского федерального университета предложили инновационный способ измерения термодинамических параметров микросистем при помощи наночастиц для температурных сенсоров.