Международная группа исследователей, в которую входят специалисты НИТУ «МИСиС» и Университета Клемсона (Clemson University, Клемсон, США), сообщает о новом способе получения наночастиц золота, основанном на синтезе под воздействием ультрафиолета. Технология исключает использование агрессивных химических агентов, полученные наночастицы безопасны для организма и могут применяться для диагностики и терапии онкологических заболеваний.
Статья с описанием нового метода опубликована в журнале Biomaterials Science.
Онкологические заболевания — одна из самых распространённых причин смерти. Продолжается поиск способов диагностики и терапии рака, в том числе с использованием нанотехнологий.
Золотые наночастицы используются в процессе катализа, в электронике, солнечных элементах, большой интерес они представляют и с точки зрения биомедицины. Их важное преимущество — наличие свойств, необходимых для так называемого биоимиджинга, то есть детальной диагностики опухоли и последующей терапии.
В качестве агентов для биоимиджинга золотые наночастицы обычно используют в компьютерной томографии. Терапию опухоли с применением наночастиц золота можно проводить за счёт так называемой фототермической терапии, когда частицы сначала накапливаются в опухоли, а потом разогреваются под действием внешнего поля и уничтожают раковые клетки.
При этом существующие методы получения золотых наночастиц обычно требуют использования достаточно агрессивных химических агентов, что затрудняет их дальнейшее использование в биомедицине, либо требуют нескольких стадий синтеза, что удорожает производство.
Новый способ получения золотых наночастиц более «эколологичен». Соль золота HAuCl4 смешивается с сополимером в составе: полимолочная кислота-полиэтиленгликоль в присутствии поливинилового спирта и особого фотоинициатора Irgacure. Технология исключает использование агрессивных веществ и химических агентов, токсичных для живого организма.
«Несмотря на длинный и немного пугающий названиями список компонентов, все они в высокой степени биосовместимы и активно используются в биомедицине, — пояснил один из соавторов работы, научный сотрудник лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», PhD Роман Акасов. — Полученная смесь перемешивается под действием ультразвука, формируя двойную эмульсию вода-масло-вода. Дальше её можно облучить ультрафиолетом, в результате чего в растворе происходит формирование наночастиц золота. При этом частицы окружены полимером, который придаёт им свойства биосовместимости и устойчивости в водных растворах. Эмульсия при этом превращается из беловато-прозрачной в красную, что является индикатором успешного проведения фотополимеризации. Размер частиц в наших экспериментах составлял около 100 нанометров, что привлекательно для биомедицинских применений, и частицы не были токсичны для клеток».
Также в работе авторам удалось показать, что золотые наночастицы накапливаются в цитоплазме клеток — как опухолевых глиомных, так и иммунных клетках макрофагах. Это открывает возможности индивидуальной диагностики и терапии опухолевых заболеваний. В дальнейшем планируется модифицировать поверхность наночастиц специальными молекулами, чтобы адресно находить опухоль в организме. Однако исследователи предлагают и другой вариант использования метода — как биоконструктор.
Полученные эмульсии могут вводиться в клетку или даже организм ещё до этапа фотополимеризации — процесса синтеза полимеров под воздействием света — и синтезироваться в золотые наночастицы непосредственно в исследуемой ткани. При этом по свойствам полученных наночастиц можно будет судить об особенностях живой среды, в которой они находятся, что может быть важным инструментом для изучения биологии клетки и процессов, которые происходят в ней.
В настоящий момент группа продолжает серию лабораторных опытов в рамках доклинического этапа исследований.