За открытие квантовых точек профессорам в 2023 году присудили Нобелевскую премию по химии.
В будущем квантовые точки могут повлиять на качество медицинских изображений, диагностику заболеваний, а также на точность хирургических операций.
Профессора из США, совместно с сотрудником компании Nanocrystals Technology Алексеем Екимовым (родился в СССР, работает в США) получили Нобелевскую премию за открытие и синтез квантовых точек. Исследование привнесло огромный вклад в развитие нанотехнологий, электроники и медицины.
Что такое квантовые точки?
Квантовая точка или, как ее еще называют, искусственный атом (относится к области нанотехнологий) – это фрагмент проводника или полупроводника, носители заряда которого ограничены в пространстве по всем трём измерениям. Размер квантовой точки очень мал и находится в диапазоне от 2 до 10 нанометров. Один нанометр равен одной миллиардной части метра. Таким образом, рассмотреть квантовые точки можно только под микроскопом.
Стоит отметить, что квантовые точки открыл выходец из СССР, Алексей Екимов, еще в 1881 году, когда работал в Государственном оптическом институте имени Вавилова в Санкт-Петербурге. Статья была опубликована в советском журнале, а потому открытие оставалось тогда неизвестным мировой общественности.
В 1883 году Луис Брюс, ничего не знавший об открытии Екимова, также столкнулся с квантовыми точками и сделал выводы относительно их свойств.
Однако именно Мунги Бавенди из Массачусетского технологического института в 1993 году разработал удобный способ синтезирован стабильные квантовые точки необходимого размера.
Нобелевская премия за эти открытия была вручена лишь в 2023 году, а возможности его применения в современных технологиях до сих пор изучаются.
Квантовые точки в повседневной жизни
Сложно представить, но квантовые точки используются для обеспечения яркости экранов компьютеров и телевизоров (с технологией QLED) и способствуют повышению качества передаваемого через них изображения, а также применяются при создании некоторых светодиодных ламп, в качестве флуоресцентных меток в биологии, в фотовольтаике (для создания солнечных панелей с высокими показателями эффективности) и не только.
В научных источниках сообщалось, что квантовые точки позволяют ученым заглянуть в растущую опухоль, помогут создать на основе себя нейросети и даже квантовые компьютеры.
Как квантовые точки могут повлиять на медицину?
Квантовые точки уже применяются в различных областях, таких как оптика, электроника, полиграфия и энергетика. Наночастицы, благодаря своим уникальным свойствам, нашли широкое применение и в медицине.
Они могут использоваться для улучшения:
- Качества медицинских изображений
Применение квантовых точек позволяет достичь более четких и точных медицинских изображений. Малый размер и яркость наночастиц позволяют лучше видеть и изучать микроскопические процессы внутри организма. Это, в свою очередь, помогает быстрее опознать опухоли, отследить кровоток, а также проводить анализ тканевых структур.
- Диагностики заболеваний
Квантовые точки могут быть использованы в медицине для выявления отклонений в здоровье человека.
В отличие от традиционных методов диагностики, которые могут не передать незначительные изменения в организме, квантовые точки способны детально диагностировать заболевания. Для этого наночастицы помещают внутрь организма. Они окрашивают клетки в различные цвета, показывая поврежденные органы.
На сегодняшний день квантовые точки уже используют в качестве биомаркеров для визуализации. Они окрашивают опухоли или аутоиммунные антитела.
- Доставки лекарств в нужный участок организма
Лекарственные препараты могут взаимодействовать не только с зараженными тканями и органами, но также и со здоровыми клетками. Из-за этого возникают побочные действия, а сама эффективность лекарств снижается.
Со временем квантовые точки можно будет прикреплять к лекарствам и управлять ими с помощью магнитов прямо в организме. Это позволит направлять препараты в определенное место, минимизируя побочные действия и ускоряя процесс выздоровления.
Кроме того, квантовые точки могут быть использованы для разработки новых методов лечения, основанных на фотолюминесценции. Путем облучения квантовых точек светом возможно удастся уничтожать раковые клетки или патогенные микроорганизмы, минимизируя повреждение соседних здоровых тканей.
- Хирургических операций
Наночастицы также могут быть использоваться в режиме реального времени на операционном столе. Они позволяют визуализировать опухоли и кровеносные сосуды во время операций.
Благодаря использованию квантовых точек, медицинскому персоналу будет проще проводить хирургические процедуры. Это, в свою очередь, снизит риски и повысит точность и эффективность операций.
Таким образом, влияние квантовых точек на медицину может быть огромным. Использование наночастиц может привести к значительному прорыву в диагностике и лечении различных заболеваний.