Новый вид наночастиц, полученный исследователями Калифорнийского Университета в Санта Круз (University of California, Santa Cruz), уже показал себя многообещающим в исследованиях терапии рака и может быть использован в биологических датчиках, а также возможно и других приложениях.

Полые наносферы, полученные в лаборатории Жин Занга (Jin Zhang), профессора химии и биохимии Университета в Санта Круз, имеют совершенно уникальный набор свойств, включая сильное, узкополосное и регулируемое поглощение света. Группа проф. Занга сотрудничает с исследователями Онкологического Центра (M. D. Anderson Cancer Center) при Техасском Университете (University of Texas), которые уже использовали новые наночастицы в прицельной фототермической терапии рака и объявили об удачных результатах этих экспериментов в журнале Clinical Cancer Research.

Электронно-микроскопическое изображение части полой золотой наносферы при увеличении 1 миллиард крат (фото: проф. Занг, д-р Шварцберг).

Уникальные свойства новой структуре придает комбинация факторов – сочетание полой сферической формы, постоянство размеров и оптические свойства. Полые наночастицы могут быть изготовлены с высокой повторяемостью размеров в диапазоне от 20 до 70 нм в диаметре, который представляет собой просто-таки идеальный диапазон для биологических применений, большинство из которых требует введения наночастиц в живую клетку. Оптические свойства могут быть отъюстированы путем подбора размеров частиц и толщины стенки.

Водная взвесь полых золотых наносфер (HAuNS)демонстрирует цветовую гамму. Юстируемые цвета зависят от внешнего диаметра частиц (диапазон 25–50 нм) и толщины стенки (диапазон 3–7 нм). (Изображение: проф. Занг).

В исследованиях нового метода терапии раковых заболеваний, которыми в Онкологическом Центре Техасского Университета руководит д-р Чун Ли (Chun Li), ученые присоединяли к наносферам молекулы коротких пептидов, которые способствовали прилипанию наносфер к клеткам опухоли. Далее, в экспериментах на мышах с меланомой, опухоли облучали инфракрасным лазерным излучением, которое разогревало наночастицы золота, избирательно уничтожая при этом раковые клетки, к которым эти металлические частицы пристали. Инфракрасное излучение использовали для более эффективного проникновения через ткани. Золото прекрасно поглощает лазерное излучение в близком инфракрасном диапазоне. Более того, в ходе экспериментов было установлено, что полые золотые наночастицы поглощали излучение в 50 раз более эффективно, чем сплошные.

Терапия раковых опухолей, тем не менее, не была основной целью исследователей в лаборатории проф. Занга, когда они начали этот проект несколько лет назад. Группа изучала различные виды и формы наночастиц с целью оптимизации их свойств для использования в методах Рамановского рассеяния- весьма интересного оптического явления, которое может быть использовано для распознавания биологических молекул и других подобных приложений. Безусловно, возможность изменять оптические свойства полых наночастиц делает их крайне универсальным инструментом. Группа проф. Занга, продолжая работать в направлении оптимизации наночастиц, уже имеет ряд дополнительных важных результатов, часть которых готовится к публикации.

Евгений Биргер