Физики НИЯУ МИФИ в составе международного научного коллектива предложили новый высокоточный метод борьбы со злокачественными образованиями с помощью нанозолота и инфракрасного света. Исследование опубликовано в авторитетном международном журнале Nanoscale.
Ученые всего мира ищут способ убивать раковые клетки, не повреждая здоровые ткани. Химиотерапия и облучение бьют по всему организму, вызывая тяжелые побочные эффекты. Альтернативой может стать фототермическая терапия — метод, при котором разрушение опухоли происходит за счет локального нагрева. Специалисты НИЯУ МИФИ предложили использовать для этого уникальные композитные наночастицы из кремния и золота.
Исследователи изучили явление «рассеяния Ми» — эффект, возникающий при взаимодействии света с частицами, размер которых сопоставим с длиной световой волны. В эксперименте использовались сферические наночастицы диаметром 120–160 нанометров, полученные методом лазерной абляции. Когда половина длины волны, помноженная на оптическую проницаемость, укладывается в диаметр наночастицы, внутри нее образуется стоячая волна. Эта частица работает как маленький оптический резонатор и начинает нагреваться.
Ключевая особенность метода — использование красного и ближнего инфракрасного света с длиной волны около 800 нанометров. Это так называемое «окно прозрачности» биотканей: для такого излучения человеческое тело «прозрачно», как стекло. Свет беспрепятственно проникает сквозь кожу и мышцы, но поглощается наночастицами, накопленными в опухоли, вызывая их нагрев.
В ходе экспериментов ученые сравнили частицы из чистого кремния и композитные «кремний с золотом». Выяснилось, что «золотые» варианты греются эффективнее. Но главный терапевтический эффект ученые видят не просто в «сжигании» клеток температурой.
Помимо нагрева, крупные наночастицы способны закупоривать мелкие кровеносные сосуды, питающие новообразование. Доставленные непосредственно в опухоль, они под воздействием света запускают механизм ишемии, попросту перекрывая раковым клеткам доступ к кислороду и питательным веществам.
Несмотря на многообещающие результаты, путь технологии в клиники будет долгим. Как ни парадоксально, главная трудность заключается не в том, чтобы доставить наночастицы в опухоль, а в том, чтобы безопасно извлечь их из организма после завершения лечения.
Оказавшись в теле, наночастицы могут преодолевать гематоэнцефалический барьер, защищающий мозг от токсинов. Это создает потенциальную угрозу: накопление золота или кремния в тканях мозга может привести к непредсказуемым последствиям. Фагоцитоз с этой задачей справляется не всегда. Поэтому до реального использования этого метода в терапевтической практике еще очень далеко.
Тем не менее работа закладывает фундамент для создания принципиально новых подходов к лечению онкозаболеваний, где наночастицы выступят в роли высокоточного «внутреннего хирурга».
Источник информации: Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Источник фото: ru.123rf.com
