Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Ученые создали наночастицы для безопасной визуализации опухолей

Химики из Университета ИТМО и Швейцарской высшей технической школы Цюриха создали люминесцентные наночастицы для визуализации опухолей и кровеносных сосудов, поврежденных при инфаркте или инсульте.

Ученые создали наночастицы для безопасной визуализации опухолей

Ученые надеются, что разработка станет альтернативой токсичным квантовым точкам и позволит получать снимки глубоких тканей без вреда для организма. Исследование опубликовано в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.



Оптически активные вещества, применяемые сегодня для визуализации органов, имеют существенные недостатки. Органические агенты не универсальны и быстро расщепляются в организме. А неорганические соли и полупроводниковые наночастицы (квантовыми точки) очень токсичны. В ходе своей работы ученые создали безопасные наночастицы, способные излучать видимый спектр под действием ультрафиолета и синего света, что позволит использовать их как контрастные вещества при съемке внутренних тканей.

По словам ученых из Университета ИТМО, разработанные ими маркеры лишены недостатков квантовых точек и могут в будущем заменить их в медицинских приложениях. Новые наночастицы состоят из оксида гафния со встроенными в него ионами редкоземельных металлов, в частности европия и тербия. В этой системе редкоземельные элементы отвечают за люминесценцию, а оксид гафния играет роль прозрачной матрицы, поддерживающей это свечение.

Атомы гафния и редкоземельных металлов близки по размеру, поэтому химикам удалось сохранить правильную кристаллическую структуру оксида, заменив часть ионов гафния на редкоземельные элементы. Так ученые не только придали наночастицам необходимые оптические свойства, но и смогли предотвратить их осаждение в биологических жидкостях с нейтральной средой. Осаждение наночастиц в организме может привести к их накоплению в клетках и закупорке сосудов.

«Покрыть наночастицы стабилизатором мы не могли, ведь это бы снизило выход люминесценции. Поэтому мы допировали оксид гафния ионами редкоземельных металлов. Во-первых, они привнесли дополнительный поверхностный заряд, позволивший частицам равномерно распределяться в биологических жидкостях. А во-вторых, вводя различные "редкие земли", мы научились смещать спектр свечения наночастиц. Например, частицы с тербием дают зеленый свет, а с европием — красный. Такая настройка будет полезной для решения узких задач», — рассказал первый автор статьи, сотрудник лаборатории растворной химии передовых материалов и технологий ИТМО Александра Фурасова.

Поскольку оксиды редкоземельных элементов все же обладают слабой токсичностью, исследователи проверили, как они в составе частиц влияют на плазму крови и клеточные культуры. Для этого ученые добавляли наночастицы в биологические образцы. Оказалось, что частицы стабильны в крови и не изменяют ее консистенцию, а благодаря тому, что редкоземельные ионы прочно связаны в оксиде гафния, они не нарушают жизнедеятельность клеток, выращенных в насыщенной ими питательной среде.

«Для эксперимента мы выбрали легочные фибробласты и мезенхимальные стволовые клетки, поскольку первые наиболее распространены в соединительной ткани, а вторые могут превращаться в различные типы клеток. В течение трех суток мы наблюдали за жизненным циклом клеточных культур и не выявили токсических эффектов ни у чистых, ни у допированных наночастиц оксида гафния. То есть в перспективе их можно использовать в медицине», — пояснила Анна Фахардо, сотрудник лаборатории растворной химии передовых материалов и технологий.

В дальнейшем ученые планируют использовать наночастицы из оксида гафния не только для визуализации опухолей, но и для их терапии. Под воздействием рентгеновских лучей атомы тяжелых элементов способны ионизировать молекулы воды вокруг себя. Те превращаются в так называемые свободные радикалы, которые начинают убивать соседние клетки. Этот метод борьбы с раком применяется единичными зарубежными компаниями и пока не может конкурировать с химиотерапией по цене, но считается более безопасным, поскольку с его помощью можно локально лечить опухоли, в том числе головного мозга.



Ссылка на источник

Tags: биотехнология, диагностика, инструменты и методы, исследования, онкология
Subscribe

Posts from This Journal “онкология” Tag

Buy for 30 tokens
Вчера многие СМИ проводили опрос и, что характерно, большинство людей до сих пор считают себя жертвами перестройки Михаила Сергеевича Горбачёва. А что в действительности принесла нам Перестройка? Давайте разберемся. Вот вам лично мой опыт жизни в СССР Я родился в 1980 году и уже с 2,5 лет…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments