Квантовые точки помогают диагностировать рак
В последнее время в наноэлектронике и микросистемной технике появилось много продуктов с использованием квантовых наносистем. Как оказалось, квантовые точки могут не менее широко использоваться и в медицине.
"Cornell dots", или "CU dots" - наночастицы, состоящие из ядра диаметром 2,2 нанометра, помещенного в кремниевую оболочку, содержащую молекулы флуоресцентной краски. Диаметр наночастицы целиком - 25 нанометров. Ученые назвали такое строение квантовой точки архитектурой ядро-оболочка.
Ранее для нанесения на поверхность квантовой точки белкового маркера нужно было использовать дорогостоящий производственный процесс, который состоял в том, что квантовую точку инкапсулировали в полимер. Переход на кремний позволит значительно сократить стоимость диагностики, и, как следствие, сделает ее общедоступной для больниц (для ранней диагностики рака, например).
В контрольном исследовании ученые выявили раковые клетки в образце ткани человека, больного лейкемией (см. рис. 2). Антитела иммуноглобулина Е (IgE), расположенные на поверхности раковых клеток, связывались с наночастицами, а результат было видно в оптический микроскоп.
Квантовые наномаркеры: новые методы медицинской визуализации
Оптические свойства новых квантовых точек довольно необычны. Физики задались вопросом: почему эти квантовые точки такие яркие? Ведь суммарная яркость всех частей одной наночастицы меньше всей световой энергии, излучаемой ею. Было предложено несколько объяснений. Одно из них заключается в том, что кремниевая оболочка защищает флуоресцентные метки от контакта со средой.Команда исследователей из университета Джорджии и университета Атланты наглядно продемонстрировала, как могут квантовые точки «ловить» опухоли и показывать их врачам.
Ученые использовали свойство, характерное только для нанокристаллов - это интенсивная люминесценция в ответ на облучение с определённой частотой. Его-то учёные и используют для нахождения и визуализации опухоли. Сложнейшее определение точной дислокации опухоли теперь можно определить, всего лишь впрыснув пациенту раствор квантовых наномаркеров. Дело в том, что опухоли выращивают дополнительные кровеносные сосуды, и система этих сосудов очень пористая и разветвлённая, что позволяет микроскопическим кристалликам в ней накапливаться.
Такой процесс визуализации злокачественного образования называют пассивным. Но есть и другой путь — активный. Он даёт более быстрые и главное — более точные результаты. Квантовые точки могут быть химически связаны с биологическими молекулами типа антител, пептидов, белков или ДНК. И эти комплексы могут быть спроектированы так, чтобы обнаруживать другие молекулы, типичные для поверхности раковых клеток.
В данном опыте кристаллы нанометровых размеров селенида кадмия были соединены со специфическим антителом, реагирующим с молекулой-антигеном на поверхности клеток опухоли, привитой мышам. В предыдущих похожих исследованиях биологи сталкивались с проблемой: квантовые точки, введённые в организм, оказывались недолговечными. Нужно было найти способ защитить их каким-то щитом, в то же время сохраняя все их способности по обнаружению и высвечиванию опухоли. Это и удалось группе учёных из Атланты и Джорджии.
Эти медицинские достижения, без сомнения, впечатляют. Медики вскоре получат еще один мощный инструмент диагностики – квантовые точки. Их "умное" использование в медицине только начинается.
Юрий Свидиненко / CNews
Короткая ссылка на материал: //cnews.ru/link/a1398
