Стелс-технология для светящихся наночастиц

Учёные из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR) совместно с коллегами из Университета Монаша (Австралия) значительно повысили стабильность и биосовместимость специальных светопреобразующих наночастиц. Они разработали так называемые «апконвертирующие» наночастицы, которые не только преобразуют инфракрасный свет в УФ-видимый, но также растворимы в воде, стабильны в сложных биологических жидкостях (например, в сыворотке крови) и могут использоваться для доставки лекарств. Этот инструмент потенциально может сделать борьбу с раком значительно эффективнее. Результаты опубликованы в журнале Angewandte Chemie.

Наночастицы — это крошечные структуры размером менее 100 нанометров (примерно в 500–1000 раз тоньше человеческого волоса), которые привлекают всё больше внимания для биомедицинских применений. При наличии нужных свойств они могут достигать практически любой ткани организма через кровоток, становясь идеальными зондами.

Распределение наночастиц в организме определяется их размером и поверхностными свойствами. «Апконвертирующие наноматериалы представляют большой интерес для биомедицинской визуализации. При стимуляции инфракрасным светом они могут испускать яркие синие, зелёные или красные сигналы», — говорит доктор Танмая Джоши из HZDR.

Однако эти светопреобразователи плохо растворимы в воде или тканевых жидкостях, что необходимо для любого диагностического или терапевтического применения. Команда HZDR решила эту проблему, покрыв частицы уникальной полимерной смесью. «Это делает наночастицы биосовместимыми», — поясняет доктор Джоши.

Биолог доктор Кристоф Царшлер добавляет: «Апконвертеры теперь растворимы в воде и имеют нейтральный поверхностный заряд. Наши исследования показывают, что новое покрытие почти полностью предотвращает связывание веществ сыворотки крови с частицами. Можно сказать, наночастицы теперь носят плащ-невидимку. Это поможет избежать их распознавания и уничтожения фагоцитами иммунной системы».

Для стабилизации новых нанозондов в сложной биологической среде на протяжении недель учёные сшивают компоненты защитной оболочки друг с другом с помощью фотокимической реакции под действием УФ-излучения. «Это похоже на сшивание отдельных частей плаща-невидимки с помощью света», — объясняет аспирантка Анн Нсубуга.

Она также отмечает, что эта оболочка толщиной всего в несколько нанометров может скрывать другие вещества, например, противоопухолевые препараты, для их последующей доставки и высвобождения в опухоли.

После этого прорыва команда намерена проверить свои результаты на живых организмах. «Сначала我们必须 провести строго регулируемые и этически приемлемые эксперименты на животных. Только когда наша стелс-технология заработает на них без побочных эффектов, можно будет детально изучить её медицинский потенциал и рассмотреть применение для пациентов», — осторожно поясняет руководитель группы доктор Хольгер Штефан.