Разработаны нанолазеры, способные лечить рак

Группа американских и российских ученых создала мельчайшие лазеры (плазмонные нанолазеры, спазеры), которые могут использоваться для диагностики и лечения онкологических заболеваний. Разработанный ими 22-нанометровый спазер способен генерировать когерентное оптическое излучение непосредственно внутри живых клеток и тканей организма, что позволяет использовать его в качестве сверхъяркого водорастворимого биологически совместимого зонда, сообщило официальное издание СО РАН "Наука в Сибири".

"Мы продемонстрировали универсальные функциональные возможности спазеров в различных биологических условиях (клеточные цитоплазмы, пробирки, ткани мышей в естественных условиях) и установили, что они могут служить в качестве малотоксичных зондов (…) Удалось показать эффективность плазмонных нанолазеров как контрастных средств диагностики и терапии", - приводит издание слова завлабораторией физики лазеров Института автоматики и электрометрии СО РАН Александра Плеханова.

Плазмонный нанолазер состоит из резонатора (частица золота) и изоионной изопористой оболочки, заполненной красителем (в данном случае - уранином, который хорошо растворим в воде и физиологическом растворе, благодаря чему широко используется в медицине). К оболочке "пришивается" фолиевая кислота, чтобы спазер влиял только на раковые клетки и не взаимодействовал со здоровыми.

Попав в организм, нанолазеры сначала поодиночке или небольшими группами скапливаются на границе мембраны раковой клетки, а затем, после десятиминутной выдержки, проникают в цитоплазму. При этом они нагреваются и становятся "видимы" с помощью различных оптических методов. Вокруг плазмона образуется нанопузырек пара, который и разрушает опасную клетку - сначала цитоплазму, потом мембрану. Причем все это работает при энергиях даже ниже, чем требуется по стандартам лазерной безопасности.

"Мы изучили цитотоксичность наших спазеров на растворе с клетками рака молочной железы и выяснили: их содержание вплоть до 10 миллиграммов на миллилитр раствора (для достижения терапевтического эффекта необходимо гораздо меньше) не является опасным", - сообщил Плеханов.

В исследовании участвовали ученые из Арканзасского университета медицинских наук (США), Института автоматики и электрометрии СО РАН, Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН и Университета штата Джорджия (США). Результаты работы опубликованы в престижном научном журнале Nature Communications. Сейчас исследователи работают над тем, чтобы сделать спазер, который работал бы в инфракрасной области. Тогда станет возможным улучшить некоторые показатели, например, прозрачность тканей.