Новый метод визуализации позволяет отслеживать загрязнение с помощью точного обнаружения наночастиц золота в мокрицах

Мокрица (наземное ракообразное) известна своей способностью сворачиваться в шар при угрозе. Этот организм процветает в районах с сильным загрязнением металлами благодаря специализированному пищеварительному органу — гепатопанкреасу, который накапливает и выводит нежелательные металлы.

Металлические наночастицы широко используются в промышленности и исследованиях, но могут попадать в окружающую среду. О токсичности таких частиц для организмов известно мало, поскольку их обнаружение, особенно золотых наночастиц, требует микроскопической 3D-визуализации, невозможной в полевых условиях.

Исследователи из Кардиффского университета (Великобритания) представили новый метод визуализации для обнаружения наночастиц золота в мокрицах. Информация о количестве, локализации и воздействии наночастиц внутри организма поможет лучше понять потенциальный вред других металлов для природы.

Статья "Background-free four-wave mixing microscopy of small gold nanoparticles inside a multi-cellular organ" опубликована в журнале Applied Physics Letters 11 апреля 2023 года.

"Наночастицы золота широко используются в биологических исследованиях благодаря биосовместимости и фотостабильности, а также доступны в широком диапазоне форм и размеров", — сказал автор Вольфганг Лангбейн. "Используя наночастицы золота, которых обычно нет в рационе мокриц, мы можем изучать путь наночастиц внутри сложных биологических систем".

Исследователи разработали метод визуализации — микроскопию четырёхволнового смешения. Он основан на вспышках света, которые поглощаются наночастицами золота. Последующее рассеяние света выявляет их местоположение. С помощью этой передовой техники можно локализовать отдельные наночастицы золота в 3D-клеточной среде.

"Точно определяя судьбу отдельных наночастиц золота в гепатопанкреасе мокриц, мы можем лучше понять, как эти организмы изолируют и реагируют на металлы, поглощённые из окружающей среды", — сказал Лангбейн. "Отслеживание этого металла внутри организмов — первый шаг к дальнейшим исследованиям, чтобы определить, например, накапливается ли золото в специфических клетках или может ли оно в высоких дозах влиять на метаболизм".

Использование наночастиц золота в медицинских устройствах растёт, как и их количество в окружающей среде. Эта методика визуализации прояснит малоизученные механизмы в гепатопанкреасе мокриц и станет полезным инструментом экологического мониторинга.

В будущем микроскопия четырёхволнового смешения без фона может использоваться для обнаружения других металлических наночастиц и может быть применена к таким организмам, как личинки рыб и даже культуры человеческих клеток.