Светится изнутри. Ученые нашли способ следить за движением лекарств
Ученые БФУ им. Иммануила Канта выяснили, что наночастицы золота, покрытые тонким слоем кремнезема, хорошо рассеивают свет. Эти частицы используются при адресной доставке лекарств, и их яркое "сияние" позволит с помощью приборов следить за перемещением препаратов по организму пациента. Об этом РИА Новости сообщили в Министерстве науки и высшего образования РФ.
В современной медицине активно развивается система адресной доставки лекарств, когда препарат с помощью специальных носителей перемещается строго в определенное место в организме пациента, например, к опухоли. Этот метод позволяет избежать вредного воздействия препарата на здоровые клетки и ткани.
Часто для адресной доставки применяются наночастицы золота, к которым присоединяют молекулы лекарства. Такую конструкцию покрывают специальной оболочкой, защищающей лекарство от слишком раннего высвобождения, и крепят к ней антитела — белковые молекулы, нацеливающие частицы в нужное место. В качестве материала оболочки частиц используется кремнезем. Такие покрытия стабильны и безопасны для человека, их толщину можно легко и точно контролировать.
До сих пор ученых в основном интересовали размер и форма наночастиц для доставки лекарств, а их оптическим свойствам уделялось значительно меньше внимания. Но если частицы способны хорошо рассеивать падающий на них свет, их передвижение можно отслеживать с помощью специальных приборов, что позволяет контролировать доставку лекарств.
Способность усиливать рассеяние света вблизи нанообъекта во многом зависит от напряженности электрического поля вокруг частиц, поэтому по его значению можно понять, какие частицы будут лучше всего "светиться".
Ученые из Балтийского федерального университета (БФУ) имени Иммануила Канта математически смоделировали значения электрического поля, которое создается тремя типами структур: наночастицами золота без оболочки, частицами, покрытыми слоем кремнезема разной толщины (от двух до двадцати нанометров), а также пустой кремнеземной капсулой.
Исследователи выяснили, что наибольшая напряженность электрического поля возникала вокруг частиц, покрытых слоем кремнезема толщиной 20 нанометров. Напряженность вокруг них более чем в 2,5 раза превышала значения, характерные для свободных наночастиц золота. Оказалось, что плотно "одетые" частицы хуже рассеивают свет. При этом тонкая оболочка, порядка 2-5 нанометров, наоборот, усиливает рассеяние, благодаря чему частицы легче обнаруживаются при их освещении лазером.
"Мы установили, что эффект кремниевой оболочки неоднозначен: если она тонкая, то увеличивает рассеяние света частицами, если толстая — мешает ему. В первом случае частицы легче отследить, а потому они более перспективны в качестве системы доставки лекарств. В дальнейшем мы планируем изучить другие физические свойства наночастиц золота, покрытых слоями из кремнезема разной толщины, нанесенных на различные металлы", — рассказал кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией математического моделирования оптических свойств наноматериалов БФУ имени Иммануила Канта Андрей Зюбин.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nanomaterials. Научный проект выполнен на базе научно-образовательного математического центра "Северо-Западный центр математических исследований имени Софьи Ковалевской" БФУ имени Иммануила Канта.