Ученые Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) совместно с Физическим институтом им. П. Н. Лебедева РАН, Институтом химии сверхчистых материалов им. Г.Г. Девятых РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова и исследователями из Франции, Швейцарии, Чехии и Украины представили революционный метод оптической диагностики на основе наночастиц кремния.
Наночастицы: Ключ к диагностике и терапии рака
Эти крошечные объекты обладают уникальным потенциалом в борьбе с онкологией. Покрытые специфическими полимерами, например, полиэтиленгликолем, они свободно перемещаются в крови и целенаправленно накапливаются в опухолях. Это происходит благодаря особенностям опухолевых сосудов (пассивное накопление) или использованию специальных адресных молекул (активное накопление).
Оптический след и терапевтический удар
Присутствие наночастиц в тканях выдает оптический отклик, такой как флуоресценция, подсвечивая зону опухоли. Более того, они способны самостоятельно атаковать раковые клетки или доставлять к ним мощные терапевтические агенты, включая радионуклиды.
Кремний: Безопасность и вызов
Кремний признан одним из наиболее биосовместимых и биодеградируемых неорганических материалов. Его наночастицы исключительно эффективны для терапии, основанной на локальном перегреве (гипертермии) при облучении светом, радиочастотами или ультразвуком. Однако критическая проблема для частиц оптимального терапевтического размера (20-100 нм) – их крайне сложно визуализировать в биологических тканях из-за отсутствия флуоресценции.
Решение найдено: Мощь нелинейного отклика
Команда под руководством Андрея Кабашина, научного руководителя Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ, преодолела этот барьер. Ученые обнаружили, что крупные кремниевые наночастицы демонстрируют мощный нелинейный оптический отклик.
"При возбуждении светом они одновременно генерируют вторую гармонику излучения (ГВГ) и двухфотонную люминесценцию (ДЛ). Интенсивность этих сигналов растет с увеличением размера частиц! Сигнал ГВГ также чутко реагирует на образование скоплений наночастиц в клетках. Это открытие кардинально меняет подход к биоимиджингу для крайне перспективного материала", – подчеркнул Кабашин.
Бимодальная визуализация: Трехмерная точность
Исследователи успешно продемонстрировали визуализацию наночастиц кремния внутри живых клеток, используя созданный ими бимодальный контраст на основе ГВГ и ДЛ. Ключевое преимущество метода – его высочайшее оптическое разрешение, позволяющее воссоздавать точные 3D-карты распределения наночастиц в клетках и тканях.
Путь к новым методам лечения рака
Предложенная технология бимодального биоимиджинга существенно расширяет терапевтические возможности кремниевых наночастиц. Она открывает путь к разработке принципиально новых неинвазивных стратегий диагностики и лечения онкологических заболеваний.
Источник: scientificrussia.ru
