Плазмонные золотые нанокресты успешно разрушают раковые клетки

(Credit: 2011 ACS)

Плазмонные наночастицы чрезвычайно чувствительны к свету и нагреваются даже самым небольшим его количеством. Ученые пытаются использовать их свойство преобразовывать световую энергию в тепло в фототермической терапии рака. Преимуществом такого лечения является отсутствие побочных эффектов, свойственных химиотерапии.

Доктор Миньон Хан (Mingyong Han) из Исследовательского института материаловедения и инженерии (Institute of Materials Research and Engineering) А* STAR (Agency for Science, Technology and Research), Сингапур, и его коллеги разработали разрушающие раковые клетки золотые плазмонные нанокресты. Ученые продемонстрировали эффективность этих наноструктур на клетках рака легких человека.

Как правило, электроны на поверхности металлических наноструктур возбуждаются светом определенной частоты. Совокупное движение электронов, или резонанс, в металле и есть то, что преобразует световую энергию в тепло. Длина волны, на которой возникает резонанс, в большой степени зависит от размера и формы наноструктур.

Для применения в биомедицине эффективность наноструктур не должна зависеть от направления освещения, а поглощение света должно лежать в области волн с длиной до середины инфракрасного диапазона, так как именно для таких волн прозрачны ткани живого организма.

Чтобы удовлетворить этим требованиям, ученые решили создать золотые нанокресты. Однако при нормальном синтезе золото, как правило, растет в форме наностержней. Чтобы вырастить нанокресты, ученые добавили в раствор для выращивания кристаллов ионы меди. Включение небольшого количества меди вызвало двойникование кристаллической структуры золота, что, в свою очередь привело к росту боковых рукавов из граней кристалла. (см. рис.)

«Уникальная крестообразная золотая структура позволяет получать разнонаправленное возбуждение для достижения сильного плазмонного резонанса в ближней и средней инфракрасной области. По сравнению с наностержнями это значительно снижает мощность лазера, необходимую для фототермической терапии рака», – комментирует результаты своей работы доктор Хан.

Исследователи проверили эффективность своих золотых нанокрестов, модифицировав их поверхность и связав с клетками рака легких человека. При облучении лазерным светом ближнего инфракрасного диапазона относительно небольшой мощности (4,2 Вт/см2) в течение 30 секунд все раковые клетки погибли. В будущих экспериментах планируется проверить эффективность новых наноструктур на животных моделях.

Золотые нанокресты могут найти применение и в других областях, в том числе в фототермической визуализации, где небольшое количество света локально преобразуется в тепло. Возможно их использование и для стерилизации поверхностей. Сейчас ученые изучают эффективность новых наноструктур при фототермическом разрушении супербактерий на биопленках.

Аннотация к статье

Plasmonic Gold Nanocrosses with Multidirectional Excitation and Strong Photothermal Effect

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (3 votes)
Источник(и):

http://www.research.a-star.edu.sg/research/6428