Физики из России и Финляндии создали новый тип кремниевых наночастиц, которые можно одновременно использовать и для уничтожения раковых опухолей путем их нагрева до сверхвысоких температур, и для замера температур внутри организма, говорится в статье, опубликованной в журнале Nano Letters.
"В перспективе такие наносистемы позволят адресно убивать раковые клетки с помощью нагрева, а контроль температуры в реальном времени спасет здоровые клетки от неконтролируемого перегрева", – рассказывает Сергей Макаров из университета ИТМО, рассказывая о преимуществах кремниевых наночастиц.
фВ последние годы ученые создали несколько принципиально новых методов лечения рака, опирающихся на различные органические или неорганические наночастицы. В некоторых случаях наночастицы сами по себе служат средством для удаления опухоли, выступая в качестве своеобразной "мишени", на которую наводятся или иммунные клетки, или излучение лазера, нагревающее частицы и сжигающее клетки.
Как добавляет Георгий Зограф, ведущий автора статьи и коллега Макарова по ИТМО, сегодня большинство ученых использует для этих целей наночастицы золота и других металлов, хорошо поглощающие свет и инфракрасное излучение и преобразующие его в тепло.
У всех них есть один общий недостаток – температуру этих "наногранат" фактически невоможно измерить по тому, как изменяется их излучение. Поэтому подобные наночастицы, несмотря на высокую эффективность их работы, могут уничтожать не только рак, но и соседние здоровые клетки, что мешает их повсеместному применению. Кроме того, наночастицы многих металлов токсичны и опасны для самих клеток, что также налагает ограничения на их работу.
Кремниевые наночастицы, как рассказывают ученые, лишены и той, и другой проблемы – спектр их излучения меняется при нагреве, а сами частицы легко разлагаются организмом. С другой стороны, физики достаточно давно считали, что кремниевые наночастицы невозможно использовать в качестве подобных тепловых "гранат", так как они поглощают энергию света гораздо хуже, чем кусочки золота и других металлов.
Как показали опыты, проведенные российскими и финскими физиками, это на самом деле не так. Им удалось разогреть кремниевые наночастицы до температуры в 900 градусов Цельсия, облучая их красным или инфракрасным лазером, подобным тому, который есть в CD-проигрывателях, и при этом очень точно регистрировать изменения в нагреве микроскопических сфер вплоть до температуры их плавления.
Что интересно, кремниевые наносферы оказались примерно в четыре раза более эффективными поглотителями энергии света, чем наночастицы золота, что позволяет их использовать для столь же эффективной борьбы с раком, снизив при этом мощность лазера. Это дополнительно защитит здоровые ткани от повреждений или сделает терапию рака более надежной благодаря возможности гибко управлять температурой нагрева частиц, меняя длину волны лазера.
Помимо борьбы с раком, подобные наночастицы, как отмечают ученые, могут применяться и для других целей – к примеру, для ускорения химических реакций, в качестве датчиков температуры или составляющего элемента других наноустройств.
