«Подсветка» раковой опухоли

Груп­пе рос­сий­ских и фран­цуз­ских иссле­до­ва­те­лей при уча­стии уче­ных из МГУ им. М. В. Ломо­но­со­ва впер­вые уда­лось син­те­зи­ро­вать нано­ча­сти­цы из сверх­чи­сто­го крем­ния, обла­да­ю­щие свой­ством эффек­тив­ной фото­лю­ми­нес­цен­ции. Эти части­цы спо­соб­ны бес­пре­пят­ствен­но про­ни­кать в клет­ки, что поз­во­ля­ет исполь­зо­вать их в каче­стве све­тя­щих­ся мар­ке­ров при ран­ней диа­гно­сти­ке рака (www.nature.com/articles/srep24732).

Раковые клетки, внутри которых — подсвеченные лазером наночастицы (Виктор Тимошенко/Scientific Reports)

Рако­вые клет­ки, внут­ри кото­рых — под­све­чен­ные лазе­ром нано­ча­сти­цы (Вик­тор Тимошенко/​Scientific Reports)

Иссле­до­ва­ния по син­те­зу подоб­ных нано­ча­стиц актив­но ведут­ся во мно­гих лабо­ра­то­ри­ях мира, одна­ко, по сло­вам одно­го из соав­то­ров иссле­до­ва­ния про­фес­со­ра физ­фа­ка МГУ Вик­то­ра Тимо­шен­ко, и х каче­ство было неудо­вле­тво­ри­тель­ным. Нано­ча­сти­цы полу­ча­ли хими­че­ским син­те­зом в рас­тво­рах кис­лот. «Они полу­ча­лись недо­ста­точ­но чисты­ми, — гово­рит Тимо­шен­ко, — и в ито­ге ток­сич­ны­ми. Вдо­ба­вок нано­ча­сти­цы име­ли фор­му, дале­кую от сфе­ри­че­ской, что не спо­соб­ство­ва­ло фото­лю­ми­нес­цен­ции. Эти два недо­стат­ка силь­но огра­ни­чи­ва­ли их при­ме­не­ние».

Уче­ные пред­ло­жи­ли дру­гой метод, лазер­ную абля­цию — выби­ва­ние лазер­ным лучом из мише­ни ато­мов, кото­рые затем соеди­ня­лись меж­ду собой в нано­кри­сталл. Про­бле­ма здесь в том, что вырван­ные ато­мы объ­еди­ня­лись не в части­цы, а в некие неупо­ря­до­чен­ные слои. А если даже и полу­ча­лись нано­ча­сти­цы, то не све­тя­щи­е­ся. Нано­ча­сти­цы либо были слиш­ком боль­ши­ми, либо черес­чур быст­ро осты­ва­ли и не успе­ва­ли сфор­ми­ро­вать каче­ствен­ные нано­кри­стал­лы. Их необ­хо­ди­мо было разо­греть, при­чем на очень корот­кое вре­мя, что­бы сти­му­ли­ро­вать кри­стал­ли­за­цию.

Было реше­но исполь­зо­вать корот­кие импуль­сы лазер­но­го излу­че­ния высо­кой интен­сив­но­сти. Выле­тев­шие элек­тро­ны иони­зи­ро­ва­ли ато­мы гелия, в атмо­сфе­ре кото­ро­го про­во­дил­ся про­цесс. На очень корот­кое вре­мя (нано­се­кун­ды) фор­ми­ро­ва­лись усло­вия лазер­ной плаз­мы, что поз­во­ля­ло ато­мам спе­кать­ся в сфе­ри­че­ские нано­ча­сти­цы-кри­стал­лы. Эти шари­ки пада­ли на поверх­ность, где соби­ра­лись в виде рых­ло­го слоя, кото­рый впо­след­ствии лег­ко дис­пер­ги­ро­вал­ся в воде.

Нано­ча­сти­цы были как раз того раз­ме­ра (2–4 нм в диа­мет­ре), кото­рый обес­пе­чи­ва­ет крем­нию эффек­тив­ную фото­лю­ми­нес­цен­цию, когда на один пада­ю­щий фотон при­хо­дит­ся один выле­тев­ший. В отли­чие от нано­ча­стиц, полу­чен­ных хими­че­ским трав­ле­ни­ем, они были лише­ны ток­сич­ных доба­вок. А самое глав­ное, они мог­ли лег­ко при­ни­кать в клет­ки. При­чем в рако­вые клет­ки такие нано­ша­ри­ки про­ни­ка­ют с куда боль­шей готов­но­стью, чем в здо­ро­вые. Ведь рако­вая клет­ка все­гда гото­ва к деле­нию и погло­ща­ет всё, что нахо­дит­ся рядом с ней, что­бы рож­дать дочер­ние клет­ки. В зави­си­мо­сти от типа, рако­вые клет­ки обыч­но погло­ща­ют нано­ча­сти­цы на 20–30% эффек­тив­нее, чем здо­ро­вые, и уже на этом может быть осно­ва­на диа­гно­сти­ка рака на ран­ней ста­дии.

Новые нано­ча­сти­цы совер­шен­но неток­сич­ны и лег­ко выво­дят­ся из орга­низ­ма. Кро­ме того, к их поверх­но­сти мож­но при­креп­лять раз­лич­ные харак­тер­ные веще­ства или груп­пы био­мо­ле­кул (напри­мер, анти­те­ла), поз­во­ля­ю­щие наце­ли­вать их на про­ник­но­ве­ние имен­но в рако­вые клет­ки и тем самым уве­ли­чи­вать эффек­тив­ность диа­гно­сти­ки. А в буду­щем к полу­чен­ным нано­ча­сти­цам мож­но будет при­креп­лять веще­ства-лекар­ства, что поз­во­лит не толь­ко рас­по­знать рако­вую опу­холь, но и вести локаль­ную химио- или радио­те­ра­пию на кле­точ­ном уровне.

По мате­ри­а­лам Пресс-служ­бы МГУ

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , ,

 

Один комментарий

  • Михаил Шматов:

    Вопрос о хими­че­ской ток­сич­но­сти нано­ча­стиц, полу­чен­ных хими­че­ским путем, важен, но по край­ней мере в неко­то­рых слу­ча­ях, как пока­зы­ва­ет опыт, эта ток­сич­ность допу­сти­ма. Дело в том, что суще­ству­ет (по-види­мо­му, полу­за­бы­тый) опыт очень широ­ко­го при­ме­не­ния нано­ча­стиц окси­да тория в каче­стве рент­ге­но­кон­траст­но­го мате­ри­а­ла. Эти нано­ча­сти­цы вхо­ди­ли в состав торо­т­рас­та и, воз­мож­но, умбра­то­ра и тори­о­до­ла (пуб­ли­ка­ции с инфор­ма­ци­ей о раз­ме­рах частиц окси­да тория в двух послед­них пре­па­ра­тах и тех­но­ло­гии про­из­вод­ства тори­о­до­ла мне неиз­вест­ны; тех­но­ло­гии про­из­вод­ства торо­т­рас­та и умбра­то­ра были близ­ки). Опыт при­ме­не­ния этих мате­ри­а­лов тра­ги­чен, но тяже­лые ослож­не­ния были обу­слов­ле­ны не хими­че­ской ток­сич­но­стью, а радио­ак­тив­но­стью тория и сопут­ству­ю­щих ему радио­ак­тив­ных эле­мен­тов. Моя ста­тья, где, в част­но­сти, при­ве­де­на соот­вет­ству­ю­щая биб­лио­гра­фия, будет опуб­ли­ко­ва­на в Пись­мах в ЭЧАЯ, в насто­я­щее вре­мя началь­ный вари­ант этой ста­тьи досту­пен в виде пре­прин­та ФТИ им. А.Ф. Иоф­фе РАН № 1813 (2016).

    Миха­ил Шма­тов, док­тор физ.-мат. наук, стар­ший науч­ный сотруд­ник ФТИ им. А.Ф. Иоф­фе РАН

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com