Исследователи из новосибирских институтов автоматики и электрометрии и неорганической химии СО РАН совместно с коллегами из Арканзасского университета медицинских наук, а также Университета штата Джорджия создали мельчайшие плазменные лазеры. Эти спазеры, как их называют специалисты, найдут применение в диагностике и лечении рака, сообщает официальное издание СО РАН "Наука в Сибири".
Самый маленький в мире 22-нанометровый спазер может генерировать когерентное оптическое излучение внутри живых клеток и тканей организма. Его предлагается использовать в качестве сверхъяркого водорастворимого биологически совместимого зонда при диагностике онкозаболеваний и лечении их. К изопористой оболочке лазера, заполненной красителем уранином, "пришивается" фолиевая кислота, и спазер приобретает молекулярную адресность действия, влияя только на раковые клетки.
Плазменные нанолазеры, попадая в организм, скапливаются на границе мембраны раковой клетки и после десятиминутной выдержки проникают в цитоплазму. Во время этого процесса они нагреваются, и, благодаря красителю, их становится легко визуализировать с помощью оптических методов. При этом спазеры могут не только визуализировать, но и убивать раковые клетки.
- Мы изучили цитотоксичность наших спазеров на растворе с клетками рака молочной железы. Их содержание вплоть до десяти миллиграммов на миллилитр раствора (а для достижения терапевтического эффекта необходимо гораздо меньше) не является опасным, - подчеркивает заведующий лабораторией физики лазеров Института автоматики и электрометрии СО РАН доктор физико-математических наук Александр Плеханов. - То есть, когда спазеры заходят в раковую клетку, они ее не убивают. Но если воздействовать лазерным излучением, то она гибнет - из-за того, что образующаяся конструкция разрывает раковую клетку изнутри. В то же время они не реагируют на нормальную клетку, независимо от того, есть там лазерное излучение или нет.
Диагностический потенциал спазеров прошел испытания и на растворе раковых клеток, и в экспериментах на мышах - маркированные клетки в токах крови и лимфы видны через живую ткань. Сейчас ученые работают над усовершенствованием спазера, который должен будет заработать и в инфракрасном спектре, что улучшит показатели прозрачности ткани. Имеющиеся результаты исследований уже опубликованы в престижном научном журнале Nature Communications.