Сотрудники научной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» в составе международной группы исследователей предложили метод создания метаматериалов с перестраиваемыми резонансно-оптическими свойствами в области «окна прозрачности» биотканей.
Полученные наноструктуры обладают высокой биосовместимостью и могут быть использованы для фототермической терапии, фотоакустической томографии, биоимиджинга и доставки лекарств.
Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Materials.
Учёные использовали новый подход для контролируемой имплантации золотых наночастиц в пористые сферы из карбоната кальция (ватерита). В результате удалось получить мезоскопический метаматериал, резонансные свойства которого можно перестраивать в широком спектральном диапазоне, изменяя загрузку пористых ватеритных сфер золотом.
«Мы продемонстрировали, что частицы «золотого ватерита» обеспечивают эффективный локальный нагрев при лазерном облучении в окне прозрачности биологических тканей. Термометрия отдельных частиц осуществлялась путём визуализации времени жизни флуоресценции – чем выше температура, тем быстрее молекулы релаксируют из возбуждённого состояния. Сейчас мы тестируем разработанный материал при физиологических условиях для локальной гипертермии клеток и управления самосборкой белковых молекул и пептидов. Учитывая возможность настраивать спектральные свойства наших частиц и загружать в них различные молекулы – например, флуоресцентные метки для 3D визуализации или лекарства, – мы полагаем, что они могут стать удобной системой для тераностики (подход в медицине, заключающийся в комплексном решении проблем путём создания препаратов, которые являются одновременно и терапевтическим агентом и средством ранней диагностики)», – рассказал старший научный сотрудник физического факультета МГУ Евгений Ширшин.
В работе приняли участие учёные из Тель-Авивского университета и Сколковского института науки и технологий.
В 2020 году Московский университет сформировал семь междисциплинарных научно-образовательных школ (nosh.msu.ru) по прорывным направлениям: «Фундаментальные и прикладные исследования космоса», «Сохранение мирового культурно-исторического наследия», «Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект», «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология», «Математические методы анализа сложных систем», «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина», «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды». Школы призваны объединить учебный процесс университета и его научный потенциал для создания новых уникальных образовательных программ, подготовки специалистов с самыми современными знаниями и навыками, для развития перспективных междисциплинарных направлений науки и достижения прорывных научных результатов.
Научная школа «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» объединяет учёных медицинского научно-образовательного центра (МНОЦ МГУ), физического факультета и факультета фундаментальной медицины. Около 50% коллектива Школы — молодые кандидаты и доктора наук, а около 20% — студенты и аспиранты МГУ, которые проводят междисциплинарные исследования в области фундаментальной и прикладной физики и биомедицины.
Дмитрий Степнов
