Ученые смогли синтезировать стабильные золотые наночастицы в форме звезд для борьбы с онкологическими заболеваниями. Недорогие и нетоксичные наночастицы позволят эффективно диагностировать рак на ранних стадиях и точечно уничтожать пораженные клетки. Результаты исследования опубликованы в Journal of the Chemical Society.

Сегодня в медицине активно используются плазмонные наноматериалы на основе серебра и золота. «Плазмонными» называют наноструктуры, необычные оптические и физические свойства которых обусловливаются прежде всего их формой и структурой, а также колебанием свободных электронов внутри них. То, каким образом происходит это колебание, сильно зависит от формы и размера наночастиц. Именно это позволяет им иметь набор необычных оптических и физических свойств.

Однако у плазмонных наночастиц на основе золота есть существенный недостаток: при введении в кровь они начинают слипаться под воздействием слишком большой для них концентрация хлорида натрия. Таким образом сосуды засоряются, и доставлять наночастицы к пораженным тканям становится невозможно.

Ученые Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» под руководством профессора Дулала Сенапати из Института ядерной физики имени Саха смогли решить проблему доставки наночастиц к пораженным тканям. Они синтезировали стабильные наночастицы на основе золота, которые не слипаются при введении в кровь и обладают высокой эффективностью в спектроскопии комбинационного рассеяния. Молекулы на поверхности наночастицы из золота значительно усиливают сигнал комбинационного рассеяния — при свечении лазера наблюдается обратное яркое свечение наночастиц.

«Можно создавать наночастицы любой формы, но перед нами стояла задача синтезировать частицы, которые были бы наиболее эффективны при фототермальной терапии, и мы остановились на форме звезд. Процесс фототермальной терапии можно описать следующим образом. Когда наночастица добирается до пораженного участка, на нее начинают воздействовать лазером, и она поглощает свет и фокусирует его наподобие линзы: направляет его точечно в острый край звезды, а затем преобразует в огромное количество тепла (около 4500–5000 градусов по шкале Цельсия), которое концентрируется на кончике звезды. Генерируемый таким образом тепловой поток разрывает мембрану раковой клетки и уничтожает ее, не оказывая негативного воздействия на здоровые клетки. Наши наночастицы в форме звезд поглощают свет на длине волны 600–900 нанометров. Это очень хорошо, потому что именно в этой области спектра наше тело прозрачно для излучения. Большинство биологических молекул в этой области спектра не способно поглощать свет», — пояснил Сенапати.

Специалисты синтезируют золотые наночастицы в водном растворе с использованием витамина C, поэтому они нетоксичные и недорогие. По предварительным оценкам, себестоимость раствора объемом 100 микролитров составляет около 50 рублей.

Работа над технологией проводилась при участии специалистов Российского онкологического центра имени Н.Н. Блохина.