Золотые нанокресты убивают раковые клетки с помощью света

Плазмонные наночастицы, особенно из золота, сильно нагреваются под действием света. Это свойство можно использовать в терапии рака: световая энергия преобразуется в тепло, которое уничтожает опухолевые клетки без побочных эффектов, характерных для химиотерапии.

Ученые из Института исследований и инженерии материалов A*STAR под руководством Миньонга Хана разработали плазмонные нанокресты из золота, эффективные против раковых клеток.

Принцип работы и требования

  • Плазмонный резонанс: В металлических наноструктурах свет возбуждает коллективные колебания электронов у поверхности, преобразуя энергию света в тепло. Резонансная длина волны зависит от размера и формы наночастиц.

  • Ключевые требования для биомедицины:

    1. Эффективность при облучении с любого направления.
    2. Поглощение в ближней и средней инфракрасной области, так как ткани прозрачны для этого света.

Создание и преимущества нанокрестов

Обычно золото растет в форме наностержней. Чтобы получить нанокресты, исследователи добавили в раствор для роста ионы меди. Это привело к двойникованию кристаллической структуры золота и росту боковых ответвлений от граней кристалла.

Миньонг Хан: «Уникальная крестообразная структура золота позволяет осуществлять многонаправленное возбуждение для достижения сильного плазмонного резонанса в ближней и средней ИК-области. Это значительно снижает мощность лазера, необходимую для фототермической терапии рака, по сравнению с наностержнями».

Экспериментальное подтверждение

Исследователи модифицировали поверхность золотых нанокрестов и связали их с клетками рака легких человека. При облучении ближним инфракрасным лазером с относительно скромной мощностью 4.2 Вт/см2 в течение 30 секунд все раковые клетки были уничтожены.

Перспективы

В дальнейшем ученые планируют испытать эффективность золотых нанокрестов на животных моделях. Также возможны другие применения: фототермическая визуализация или стерилизация поверхностей.

Миньонг Хан: «В наших текущих исследованиях мы изучаем золотые нанокресты для фототермического уничтожения супербактерий в биопленках».