Синтез флуоресцентных точек стал экологичнее

Флуоресцентные «точки» — крошечные частицы, способные излучать свет — имеют множество перспективных биомедицинских применений, от помощи клиницистам в определении границ опухолей до доставки лекарств вглубь организма. Однако их создание обычно представляет собой долгий и трудоемкий процесс с использованием агрессивных химикатов. Теперь исследователи, финансируемые NIBIB, разрабатывают флуоресцентные точки, которые не только проще производить, но и изготавливаются из экологически чистых материалов.

Традиционные методы синтеза флуоресцентных точек обычно требуют использования органических растворителей, которые могут быть легковоспламеняющимися, летучими, канцерогенными и потенциально опасными. Кроме того, сам синтез обычно сложен и требует много времени.

Исследователи из Медицинского центра Университета Небраски (UNMC) предложили альтернативную стратегию. Они комбинируют гиалуроновую кислоту (распространенный углевод) с определенными аминокислотами. Оба компонента в изобилии присутствуют в нашем организме и, что важно, растворяются в воде. Это исключает необходимость в токсичных органических растворителях.

«В отличие от традиционных флуоресцентных точек, наши точки сочетают два природных материала, — объяснил старший автор исследования Аарон Мос, доктор философии. — Это не только упрощает синтез наноматериала, так как мы можем очищать точки только водой, но и использует биосовместимость этих молекул».

Обычно для создания флуоресцентных частиц используют исходный материал, обладающий флуоресцентными свойствами. Однако ни гиалуроновая кислота, ни аминокислоты сами по себе не особенно флуоресцентны. Чтобы заставить точки светиться, исследователи используют уникальную химию, возникающую при их сочетании. Когда гиалуроновая кислота взаимодействует с определенными аминокислотами, электроны, которые эти молекулы разделяют, могут оказаться в ограниченном пространстве, что влияет на их реакцию на свет определенных длин волн. Это явление известно как перекрестно-связанное усиление излучения. В результате точки светятся синим в определенных условиях, что позволяет визуализировать наночастицы в клетках.

Помимо биомедицинской визуализации, исследователи изучили возможность использования этих наночастиц для доставки лекарств. Они загрузили точки доксорубицином, распространенным химиотерапевтическим препаратом, и оценили его высвобождение и цитотоксический эффект.

По сравнению со стандартным доксорубицином, нагруженные точками частицы высвобождали препарат медленнее в стандартных тестах и демонстрировали повышенную эффективность против клеток рака молочной железы. «Когда мы заключаем препарат внутрь точки, мы, вероятно, в некоторой степени обходим механизмы выброса лекарства из клеток, — объяснил первый автор исследования Дип Бхаттачарья, доктор философии. — Это обеспечивает увеличенную терапевтическую нагрузку и пролонгированное высвобождение доксорубицина в клетках».

Мос отметил, что эта работа по доказательству концепции — только начало. «Мы хотели бы внести дальнейшие модификации в эти точки, чтобы улучшить их для биологического детектирования в тканях. Но это первоначальное исследование продемонстрировало как свойства визуализации, так и доставки лекарств для этих точек, которые мы можем создавать с использованием экологически чистых материалов».