Кластеры наночастиц золота для одновременной фототермической визуализации и терапии

Химики из НУС обнаружили, что кластеры наночастиц золота можно использовать в фототермической терапии для визуализации и лечения рака простаты у человека.

Фототермическая терапия — это новый метод лечения рака, который является малоинвазивным и может быть нацелен на конкретную область тела. Он использует фототермический агент для поглощения и преобразования энергии светового излучения в тепло, чтобы убивать раковые клетки. Наночастицы золота являются отличными фототермическими агентами благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам и высокому КПД преобразования фотонов в тепло (>99%). Однако они плохо поглощают свет в ближней инфракрасной (NIR) области, где пропускание тканей оптимально. Следовательно, приходится использовать более мощный источник NIR-излучения, что может вызвать непреднамеренное повреждение окружающих областей.

В сотрудничестве с профессором Мэттью Лэнгом из Университета Вандербильта исследовательская группа под руководством профессора СЮЙ Цин-Хуа с химического факультета НУС обнаружила, что наносферы золота (диаметром 70 нм) демонстрируют усиленное поглощение и фототермический отклик в NIR-области, когда они агрегируют с образованием кластеров. Известно, что отдельные наносферы золота плохо поглощают ближний инфракрасный свет, но их поглощающая способность может увеличиваться до 25 раз при образовании кластеров. Усиленное поглощение обусловлено эффектом, известным как плазмонное связывание, которое возникает, когда расстояние между двумя частицами меньше их индивидуального размера.

На основе своих выводов исследователи продемонстрировали фототермическую визуализацию и терапию на клетках рака простаты человека в лабораторных условиях. Они разработали и построили фототермическую систему визуализации, состоящую из двух плотно сфокусированных коллинеарных непрерывных NIR-лазеров: один луч на 750 нм действует как нагревающий, а другой на 850 нм детектирует вызванное теплом изменение показателя преломления. Наносферы золота, модифицированные аптамерами (олигонуклеотидными или пептидными молекулами, связывающимися с определенной молекулой-мишенью), селективно прикрепляются к мембране клеток рака простаты человека, образуя кластеры. Это позволяет селективно обнаруживать раковые клетки с помощью системы и повреждать их с высокой точностью.

Профессор Сюй сказал: «В дальнейшем команда планирует сосредоточиться на улучшении обнаружения фототермического отклика с помощью фотоакустических сигналов. Это позволит проводить более чувствительное обнаружение в более глубоких тканях».