Учёные разработали флуоресцентные нановолокна без красителей для изучения границ раздела фаз

Дисперсия Acd-CNF в пробирке без УФ-излучения (слева) и с УФ-излучением (справа), демонстрирующая синюю флуоресценцию. Автор: Yokohama National University

Флуоресцентные маркеры широко используются в науке для отслеживания молекул и процессов, но их внедрение часто вызывает фоновые сигналы и изменяет гидрофобность целевых объектов. Учёные из Университета Йокогамы предложили инновационное решение — метод визуализации целлюлозных нановолокон (CNF) без использования традиционных красителей.

Исследователи присоединили флуоресцентную аминокислоту акридон-2-ил-аланин (Acd) к CNF, создав материал Acd-CNF, который излучает синюю флуоресценцию под ультрафиолетом. Этот подход сохраняет исходную структуру и диспергируемость нановолокон, что критически важно для изучения их поведения на границах раздела фаз, например, между маслом и водой.

Результаты исследования опубликованы в журнале Carbohydrate Polymer Technologies and Applications.

Эмульсия Пикеринга, окрашенная Nile Red и наблюдаемая с помощью конфокальной микроскопии (CLSM) при возбуждении 405 нм. Флуоресценция от (A) Acd-CNF и (B) Nile Red детектировалась с использованием полосовых фильтров 420–480 нм и 570–700 нм соответственно. (C) Слияние изображений обеих флуоресценций. (D) Сравнение интенсивности флуоресценции. Автор: Carbohydrate Polymer Technologies and Applications (2025). DOI: 10.1016/j.carpta.2025.100917

«Наша цель — визуализировать поведение целлюлозных нановолокон на границах раздела фаз в водных системах без использования внешних красителей», — пояснил Идзуру Кавамура, старший исследователь и профессор Университета Йокогамы.

Ковалентная связь между Acd и CNF обеспечивает стабильность системы, исключая артефакты, характерные для традиционных методов с красителями. Это особенно важно при изучении тиксотропных свойств материалов — их способности уменьшать вязкость при механическом воздействии.

Учёные подтвердили, что даже при десятикратном увеличении вязкости Acd-CNF сохраняет исходные свойства материала. Это открывает перспективы применения технологии в пищевой промышленности (эмульгированные продукты) и косметике, а также способствует развитию экологичных наноматериалов на основе целлюлозы.

В исследовании участвовали Юто Ито, Дайсуке Сато, Адзуса Кикучи и Кавамура из Инженерной школы Университета Йокогамы, а также Норико Канаи из Школы наук об окружающей среде и информации.

Дополнительная информация: Yuto Ito et al, Blue-fluorescent cellulose nanofibers grafted with acridon-2-yl-alanine, Carbohydrate Polymer Technologies and Applications (2025). DOI: 10.1016/j.carpta.2025.100917