Петербургские химики из университета ИТМО создали уникальные нано-частицы трансформеры. Их особенность заключается в том, что при подсветке лазером они меняют полностью свою структуру, что позволяет использовать их для борьбы с раковыми опухолями.
Как правило, ученые все чаще экспериментируют с различными микроскопическими частицами, используя их для доставки специальных токсинов внутрь очага инфекций или опухолей. Кроме того, существуют и такие частицы, которые помогают удалять опухоли и уничтожают микробы и вирусы: они прикрепляются с вредоносным клеткам, тем самым делая их мишенью иммунных клеток или луча лазера.
Екатерина Скорб из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге и ее коллеги объединили лучшие свойства этих двух типов наночастиц: они экспериментировали со светочувствительным наноматериалом, своеобразным химическим "переключателем", который группа ученых открыла относительно недавно.
Описание научного прорыва представлено в журнале Bioconjugate Chemistry. Сам "переключатель" состоит из наночастиц двуокиси титана, способных расщеплять воду на атомарный кислород и водород при воздействии света. Если поместить такие частицы в раствор органических соединений, то производимый ими кислород начнет взаимодействовать с самыми уязвимыми молекулами, что приведет к резкому изменению кислотно-щелочного баланса.
Ученые задумались, может ли этот материал управлять поведением более крупных наночастиц. К примеру, их можно собрать из "переключателей" и молекул, чья стабильность сильно меняется при падении или повышении уровня pH, что позволит "открывать" или "закрывать" подобные наночастицы при освещении лазером.
Руководствуясь этой идеей, Скорб и ее коллеги создали полые наночастицы, с оболочкой из полимерных нитей и вкраплений из оксида титана и серебра. Если их подсветить инфракрасным лазером, то вся эта конструкция разрушится под действием тепла и кислорода, что высвободит ее содержимое.
Работу этих наночастиц ученые проверили на бактериях. Их ДНК модифицировали таким образом, что эти микробы начинали светиться при попадании внутрь них молекул одного из искусственных сахаров. Начинив наночастицы этим сахаром, химики из ИТМО проверили, начнет ли кишечная палочка светиться, если подсветить пробирку инфракрасным лазером.
Как показали опыты, такие "наногранаты" справились со своей задачей, доставив сахар внутрь бактерий. При этом ни сами частицы, ни процесс их разрушения не повлиял на жизнеспособность клеток.
Способность взаимодействовать с инфракрасным излучением, по словам ученых, будет еще одним дополнительным плюсом – тело человека почти не является преградой для таких лучей, что позволит использовать наночастицы для борьбы с опухолями и инфекциями практически во всем организме.
