Команда исследователей из России и США предложила новый метод синтеза наночастиц золота, который основан на воздействии ультрафиолета. При этом не используются агрессивные химические реагенты, благодаря чему полученные наночастицы безопасны для организма и могут применяться для диагностики и лечения онкологических заболеваний. Работа исследователей доступна на страницах журнала Biomaterials Science.

Онкологические заболевания на сегодня занимают лидирующие позиции по количеству смертей в мире. Поэтому по всему миру ученые разрабатывают все новые методы борьбы с этим типом заболеваний. Одно из популярных направлений противораковой терапии — использование наночастиц. Например, перспективны в этом отношении золотые наночастицы. Они применяются для катализа реакций, в электронике и солнечных элементах.

Кроме того, такие структуры можно использовать для визуализации в компьютерной томографии и терапии. Лечение рака с применением наночастиц золота можно проводить благодаря так называемой фототермической терапии, при которой частицы сначала накапливаются в опухоли, после чего разогреваются под действием внешнего поля и уничтожают раковые клетки. Однако для такого применения необходимо усовершенствовать существующие методы получения золотых наночастиц. Сегодня их синтез связан с использованием достаточно агрессивных химических агентов. Это затрудняет их дальнейшее биомедицинское применение либо требует введения дополнительных стадий синтеза, которые удорожают производство.

В своей работе исследователи НИТУ «МИСиС» и Университета Клемсона предложили новый «экологичный» способ получения наночастиц золота. В ходе него тетрахлороаурат водорода HAuCl₄ смешивается с сополимером полимолочной кислоты и полиэтиленгликоля в присутствии поливинилового спирта и специального фотоинициатора. При таком методе получения не используются химические соединения, токсичные для живого организма.

«Несмотря на большое количество реагентов, все они в высокой степени биосовместимы и активно используются в биомедицине, — рассказывает один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Роман Акасов. — После получения смеси ее перемешивают с помощью ультразвука, создавая двойную эмульсию вода — масло — вода. А затем ее можно облучить ультрафиолетом, после чего в растворе формируются наночастицы золота. Образовавшиеся золотые гранулы оказываются окружены полимером, придающим им биосовместимость и устойчивость в водных растворах. Эмульсия при этом превращается из беловато-прозрачной в красную — это считается индикатором успешной фотополимеризации. Размер частиц в наших экспериментах составлял около 100 нанометров, что вполне согласуется с принятыми в биомедицине стандартами».

Также в работе ученым удалось показать, что золотые наночастицы скапливаются в цитоплазме клеток — как опухолевых глиомных, так и иммунных макрофагах. Это открывает возможности индивидуальной диагностики и терапии опухолевых заболеваний. В будущем авторы планируют модифицировать поверхность наночастиц специальными молекулами, которые будут способны находить опухоль в организме и адресно доставлять к ней лекарственные соединения.

Полученные эмульсии могут вводиться в клетку или даже организм еще до фотополимеризации и превращаться в золотые наночастицы непосредственно в целевой ткани. Свойства полученных наночастиц станут своего рода индикатором особенностей среды, в которой они находятся. Это может быть важным инструментом для изучения биологических процессов в клетке.