Створені крихітні лазери, що здатні відшукати та знищити клітини раку

неділя, 11 червень 2017, 19:14
Група американських і російських учених створила найдрібніші плазмонні нанолазери (спазери), які знайдуть застосування в діагностиці та лікуванні онкологічних захворювань.

Ілюстрація від "Популярная механика"Дослідники з Арканзаського університету медичних наук (США), Інституту автоматики і електрометрії СО РАН, Інституту неорганічної хімії ім. А. В. Миколаєва СО РАН і Університету штату Джорджія (США) розробили найменший 22-нанометровий спазер, здатний генерувати когерентне оптичне випромінювання безпосередньо всередині живих клітин і тканин організму. Його пропонується використовувати в якості над'яскравого водорозчинного біологічно сумісного зонда. Результати роботи опубліковані в Nature Communications, повідомляють Патріоти України з посиланням на Нескучные новости. Далі мовою оригіналу.

Этот плазмонный нанолазер складывается из нескольких составляющих: резонатора, представляющего собой частицу золота, которая поддерживает плазмонный резонанс, и изоионной изопористой оболочки, заполненной красителем (в данном случае — уранином, он излучает в области 520 — 530 нанометров, что совпадает с плазмонным резонансом золотой наночастицы, хорошо растворим в воде и физиологическом растворе, благодаря чему широко используется в медицине). К оболочке «пришивается» фолиевая кислота — таким образом спазер приобретает молекулярную адресность для раковых клеток и не взаимодействует со здоровыми.

Когда эти плазменные нанолазеры вводятся в организм, сначала они поодиночке или небольшими группами скапливаются на границе мембраны раковой клетки. А затем, после десятиминутной выдержки, проникают в цитоплазму. При этом они нагреваются, и их становится легко визуализировать с помощью различных оптических методов.

«Мы продемонстрировали режим генерации, связанный с формированием вокруг этого спазера динамического нанопузырька, что приводит к гигантскому лазерному эффекту с интенсивностью излучения в 100 раз большей и спектральной шириной раз в 30 уже, чем для квантовых точек», — говорит заведующий лабораторией физики лазеров Института автоматики и электрометрии СО РАН доктор физико-математических наук Александр Иванович Плеханов.

Спазеры могут не только визуализировать раковые клетки, но и убивать их. При значительном превышении порога генерации излучения, за счет того, что металлическая сердцевина поглощает его, вокруг плазмона образуется нанопузырек пара, который и разрушает опасную клетку — сначала цитоплазму, потом мембрану. Причем всё это работает при энергиях даже ниже, чем требуется по стандартам лазерной безопасности.

«Мы изучили цитотоксичность наших спазеров на растворе с клетками рака молочной железы и выяснили: их содержание вплоть до 10 миллиграммов на миллилитр раствора (для достижения терапевтического эффекта необходимо гораздо меньше) не является опасным, — комментирует исследователь. — То есть, когда спазеры заходят в раковую клетку, они её не убивают. Но если воздействовать лазерным излучением, то она гибнет — из-за того, что образующаяся конструкция разрывает раковую клетку изнутри. В то же время они не реагируют на нормальную клетку, независимо от того, есть там лазерное излучение или нет».

Диагностический потенциал спазеров продемонстрирован и в опытах с раствором раковых клеток, и в экспериментах на мышах — отмеченные раковые клетки в токах крови и лимфы отлично видны через живую ткань.

«Таким образом, мы продемонстрировали универсальные функциональные возможности спазеров в различных биологических условиях (клеточные цитоплазмы, пробирки, ткани мышей в естественных условиях) и установили, что спазеры могут служить в качестве малотоксичных зондов с молекулярной специфичностью и высокой спектральной яркостью, которой невозможно достичь с помощью квантовых точек. Удалось показать эффективность плазмонных нанолазеров как фототепловых и фотоакустических контрастных средств диагностики и терапии», — говорит Александр Плеханов.

Сейчас исследователи работают над тем, чтобы сделать спазер, который работал бы в инфракрасной области. Тогда станет возможным улучшить некоторые показатели, например такие, как прозрачность тканей.

Опублікував: Олекса Хвацький
Інформація, котра опублікована на цій сторінці не має стосунку до редакції порталу patrioty.org.ua, всі права та відповідальність стосуються фізичних та юридичних осіб, котрі її оприлюднили.

"Ярема - сиди вдома": Народні прикмети на 4 листопада. Чого не варто робити цього дня, а що зробити слід

середа, 4 листопад 2026, 7:08

Яремин день вважається одним із найбільш енергетично важких у році. Традиційно на Ярему українці намагалися без поважної потреби нікуди не виходити і не починати нових справ. 4 листопада (17 листопада за старим стилем) - день пам'яті преподобного Іоани...

​Z-блогери підбивають невтішні для себе підсумки просування армії РФ: У жовтні впало до мінімуму з осені 2023 року на тлі рекордних втрат

вівторок, 3 листопад 2026, 22:02

Наступ російських військ в Україні у жовтні практично зупинився, при цьому ворог за цей місяць зазнав рекордних втрат. Як пише Telegram-канал "Можем пояснити", армія РФ у жовтні змогла захопити лише 7 кв. км – це мінімум з осені 2023 року, передають Па...