Исследования по поиску методов синтеза таких наночастиц активно ведутся во многих лабораториях по всему миру, однако, по словам одного из соавторов исследования, профессора физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Виктора Тимошенко, качество частиц было приемлемым. бедные, главным образом потому, что они были синтезированы химическими реакциями в кислых растворах. «Полученные частицы не были достаточно чистыми», — говорит он. ‘Побочные продукты химических реакций сделали их токсичными.
Кроме того, эти наночастицы имели форму, далекую от сферы, и это не способствует появлению фотолюминесценции. Эти два недостатка сильно ограничивали их применение.
Чтобы избавиться от этих недостатков, исследователи решили использовать другой метод, ранее не дававший положительных результатов, — так называемую лазерную абляцию, т.е.е. выброс атомов из мишени лазерным лучом, чтобы разорванные атомы образовали нанокристалл, затем.
Проблема здесь заключалась в том, что разорванные в этом случае атомы часто объединялись не в частицы, а в какие-то произвольные слои, и даже если наночастицы были получены, они не сияли. Произошло это потому, что либо наночастицы были слишком большими, либо они слишком быстро остыли и не успели сформировать качественные нанокристаллы. Другими словами, их необходимо было нагреть, чтобы стимулировать кристаллизацию на очень короткое время.
«Для этого мы решили использовать высокоинтенсивные короткие лазерные импульсы», — говорит профессор Тимошенко. «Они не только выбросили атомы кремния из мишени, но и ионизировали их дополнительно.
Выброшенные электроны привели к ионизации атомов гелия, в атмосфере которой все это происходило. За очень короткое время в наносекунды появилось что-то вроде микроволнового, лазерная плазма сформировала условия, которые позволили атомам спекаться в сферические нанокристаллы. Эти шарики, падающие на поверхность, собираются в виде пушистого слоя, который впоследствии можно легко диспергировать в воде ».
Эти наночастицы имели сферическую форму и были как раз подходящего размера — 2-4 нанометра в диаметре, — что, как хорошо известно физикам, обеспечивало эффективную фотолюминесценцию, когда каждый падающий фотон уравновешивался одним извергнутым.
В отличие от наночастиц, полученных химическим травлением, они были лишены токсичных добавок. А главное, как показали биологические эксперименты, они легко могли проникать в клетки. Более того, в раковые клетки такие наносферы проникают гораздо легче, чем в здоровые.
Это связано с тем, что раковые клетки всегда готовы делиться, всегда поглощают все вокруг, давая начало дочерним клеткам. По словам Виктора Тимошенко, в зависимости от типа клеток раковые клетки обычно поглощают наночастицы на 20-30% эффективнее, чем здоровые, и это уже может лечь в основу диагностики рака на ранней стадии.
«Нашим главным достижением было то, что мы получили такие наночастицы и установили, что они легко проникают в раковые клетки», — сказал Виктор Тимошенко. «Проблема диагностики — это отдельная задача, которую решают одновременно биологи, с нашим участием.
Вы можете, например, заменить анализ биопсии на довольно длительный и не слишком надежный тест «да-нет», в котором раковые клетки в организме выявляются по тому факту, проникла ли наночастица в образец ткани, или она попала. нет. Существуют также неинвазивные методы диагностики. Фотолюминесцентный свет, излучаемый наночастицами, в этом случае трудно использовать, но их можно активировать другими способами, например ультразвуком или радиочастотными электромагнитными волнами.
Основное преимущество полученных наночастиц в том, что они совершенно нетоксичны и легко выводятся из организма. Но их преимущество не сводится к тому, что.
Они также могут присоединять определенное вещество или группу биомолекул (e.грамм., антитела) к их поверхности, что позволяет нам направить их на проникновение в раковые клетки и тем самым повысить эффективность диагностики. По словам Виктора Тимошенко, в будущем к полученным наночастицам будет прикреплен препарат, который не только выявляет рак, но и помогает проводить локальную химиотерапию или лучевую терапию на клеточном уровне.