Ученые из Красноярска разработали наночастицы золота с уникальными спектральными характеристиками в ближней инфракрасной области, что делает их перспективными для биомедицинского применения, в частности, для гипертермической терапии рака. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Chemical physics.

Ученые из Красноярского научного центра СО РАН теоретически предсказали и синтезировали пары связанных золотых наночастиц, соединенных друг с другом проводящими молекулами. Они обладают уникальным спектральным свойством — поглощением в инфракрасной области, благодаря которому новый материал может быть интересен для биомедицинских применений, например, в терапии рака. Инфракрасный диапазон излучения меньше поглощается кровью, поэтому он глубже проходит в ткани, достигает злокачественных клеток и воздействует на них.

Разработанные частицы состоят из двух золотых наночастиц, связанных между собой особыми молекулами-мостиками. В отличие от многих других материалов, золотые наночастицы являются биосовместимыми: не отторгаются организмом и не оказывают негативных воздействий на него. Размер частиц – всего 22 нанометра. Наличие проводящего материала между двумя наночастицами приводит к появлению плазмонов с переносом заряда -особого вида резонансных колебаний, связанному с периодическим переносом заряда через «проводящий мостик» от одной частицы к другой. В результате в спектре оптического поглощения появляется новый интенсивный пик в ближней инфракрасной области. Возникающий плазмонный резонанс, сдвинутый в красный диапазон, может быть использован для нагрева биологических объектов, например, клеток злокачественных опухолей, с целью их гибели.

«Одним из важнейших применений наночастиц благородных металлов является противораковая терапия — онкологическая гипертермия. Она использует оптическое излучение для нагрева наночастиц и, соответственно, избирательной гибели опухолевых клеток при их нагреве свыше 42 градусов Цельсия. Однако такое поглощаемое обычными наночастицами излучение видимого диапазона длин волн попадает в полосу поглощения тканей, наполненных кровью, что резко снижает глубину проникновения света в ткани человека. Разработанные нами наночастицы имеют пик плазмонного поглощения в инфракрасном диапазоне, который более прозрачен для биологических тканей, что позволяет нагревать наночастицы на существенно большей глубине внутри организма. Это открывает возможность использования гипертермии для лечения злокачественных опухолей с использованием синтезированного нами материала», — рассказал Александр Федоров, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.

Однако ученые отметили, что несмотря на все преимущества, использование новых частиц требует дальнейших исследований и разработок. В частности, необходимо разработать методы управления их свойствами и стабильностью.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-12-2007) и Красноярского краевого фонда науки.