Флуоресцентные маркеры — это чрезвычайно полезные в науке инструменты для отслеживания молекул или процессов в ходе их деятельности, раскрывающие неизвестные факты. Однако физическое введение флуоресцентных маркеров в объекты может привести к сильным фоновым сигналам. Даже при химической связи гидрофобность объекта может увеличиться, что усложняет процесс. Более того, на флуоресцентные маркеры влияют свойства растворителя, в котором они работают.
Решение проблем
Чтобы решить эти проблемы, исследователи разработали метод отслеживания поведения целлюлозных нановолокон (ЦНВ) путём конъюгации водорастворимых флуоресцентных аминокислот с ЦНВ. В результате наблюдатели теперь могут визуализировать ЦНВ под микроскопом, отслеживая излучаемую ими синюю флуоресценцию.
Исследователи опубликовали свои результаты в издании Carbohydrate Polymer Technologies and Applications.
Целлюлозные нановолокна (ЦНВ)
Целлюлозные нановолокна — это более экологичная альтернатива традиционным полимерам, обычно состоящим из пластика, они изготовлены из целлюлозы — структурного материала, содержащегося в клеточных стенках растений.
Исследователи присоединили флуоресцентную аминокислоту акридон-2-ил-аланин, или Acd, к ЦНВ, чтобы получить синие флуоресцентные ЦНВ, сохраняющие исходную структуру и дисперсность материалов, на которые они воздействуют. Этот материал известен как Acd-ЦНВ.
Важность исследования
Значение этого исследования заключается в его изобретательности: традиционные методы часто содержат гидрофобные компоненты, которые могут изменить тиксотропную природу некоторых материалов. Тиксотропия — это свойство, наблюдаемое в некоторых жидкостях или гелях, когда в состоянии покоя материал вязкий и густой, а при движении становится более жидким (менее вязким).
Эти характеристики важны при просмотре и изучении способности двух разных веществ смешиваться, и могут расширить возможности использования ЦНВ.
«Мы стремились решить задачу визуализации межфазного поведения и распределения целлюлозных нановолокон в водных системах, особенно на границах раздела нефть-вода, не полагаясь на внешние красители», — сказал Идзуру Кавамура, старший научный сотрудник, автор и профессор Национального университета Йокогамы.
Ковалентная связь между двумя атомами за счёт совместного использования электронов — это прочная связь между двумя молекулами. Acd-ЦНВ использует эту связь для повышения своей стабильности и видимости при просмотре без дополнительного «мусора», который традиционные методы на основе красителей могут оставить или ввести в систему.
Наука об интерфейсах
Наука об интерфейсах занимается изучением физических и химических явлений, происходящих на границе двух различных фаз вещества. Acd-ЦНВ сохраняет исходные свойства материала, на который он воздействует, и при этом легко виден при микроскопическом наблюдении, что открывает возможности для различных областей исследований.
Результаты показали, что даже при увеличении вязкости материала на 10 Acd-ЦНВ всё ещё сохраняет исходные свойства материала. Это можно объяснить его повышенной способностью к гидратации (снижающей гидрофобные тенденции традиционного метода) и прочной сетью целлюлозных нановолокон.
Исследователи хотели бы продолжить эту работу, чтобы изучить возможность использования Acd-ЦНВ в других системах, таких как эмульгированные пищевые продукты и косметика, и изучить влияние различных условий на поведение продукта.
Юто Ито, Дайсуке Сато, Азуса Кикучи и Кавамура из Высшей школы инженерных наук Национального университета Йокогамы вместе с Норико Канаи из Высшей школы окружающей среды и информационных наук Национального университета Йокогамы внесли свой вклад в это исследование.
Предоставлено Национальным университетом Йокогамы.