Анастасия Боченкова.
Автор фото: Юлия Чернова
Учёные из лаборатории квантовой фотодинамики кафедры физической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова обнаружили, что флуоресцентные белки могут стать квантовыми биомаркерами. С их помощью можно разработать оптические технологии для визуализации и наблюдения за состоянием живых организмов. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ № 22-13-00126Результаты исследования помещены на обложку известного научного журнала Американского химического общества. J. Phys. Chem. B.
Двухфотонная спектроскопия с применением запутанных фотонных пар быстро развивается как теоретически, так и экспериментально. Квантовая запутанность представляет собой специфическую корреляцию в системах многих частиц. В практическом использовании такая корреляция дает возможность проводить спектроскопические измерения при значительно меньших интенсивностях возбуждающего света по сравнению с классическими экспериментами, что имеет значение для проведения исследований. in vivoВажно осознавать физический смысл преобразований, которые случаются при поглощении запутанных и обычных фотонных пар молекулами с фотоактивным полярным строением. К таковым относятся флуоресцентные белки – биомаркеры, кодируемые генетически и используемые для визуализации и контроля состояния живых систем.
Вероятность поглощения пар запутанных фотонов определяется как классическим вкладом, так и его неклассическим аналогом. Неклассический вклад превосходит классический на несколько порядков.
«Мы выявили существенные отличия в поглощении света как классическими, так и запутанными фотонами при активации одинакового энергетического уровня. , – рассказывает Анастасия Боченкова– одна из авторов работы и руководитель лаборатории квантовой фотодинамики химического факультета МГУ. Флуоресцентные белки оказались перспективными для разработки на их основе квантовых биомаркеров и биосенсоров: поглощение в таких системах может усиливаться на несколько порядков. Свойства флуоресцентных белков можно модифицировать, изменяя аминокислотные остатки, что влияет на электростатическое поле белкового окружения поглощающей фотоны группы. Удивительно, что такие модификации могут приводить к противоположному эффекту при поглощении классических и запутанных пар фотонов. Эта работа открывает широкие возможности для компьютерного дизайна флуоресцентных белков с заданными нелинейными фотофизическими свойствами, а полученные результаты принципиально важны для создания квантовых оптических технологий визуализации живых систем. ».
В ходе реализации программы Инженерной школы МГУ будут проведены работы по практическому применению и внедрению новых технологий, отметила Анастасия Боченкова.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ