Створені крихітні лазери, що здатні відшукати та знищити клітини раку

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.

Три області Росії у вогні! ЗСУ накрили дронами важливий завод. Знищили топлітак. І це ще не все

середа, 28 лютий 2024, 8:05

Українські захисники запустили безпілотники одразу по трьох областях Російської Федерації. ЗСУ влучили у важливі цілі окупантів. Про це розповів політолог та військовий експерт Дмитро Снєгирьов. Куди саме завдали удару? Як це відобразиться на Росії? Як...

Народні прикмети на 28 лютого. Навіщо цього дня приносили з лісу гілочки сосни чи ялини

середа, 28 лютий 2024, 7:05

28 лютого в православному календарі день пам’яті преподобного Василя Сповідника. Преподобний Василій був монахом і аскетом, який виступав проти іконоборчого руху, що відбувався в Візантії в 8-9 століттях. Його відстоювання права на використання ікон у ...