Новый метод для более эффективной фототермической терапии опухолей инфракрасным светом

Нанопрутки из сульфида висмута (Bi2S3) уничтожают опухолевые клетки теплом при облучении ближним инфракрасным светом (NIR). Китайские учёные повысили их эффективность, модифицировав дефектное состояние кристаллической решётки нанопрутков с помощью наноточек золота. Как сообщается в журнале Angewandte Chemie, это может стать основой для более эффективного фототермического лечения опухолей.

Принцип работы и улучшение

В фототермической терапии агент вводят в опухоль, а затем область облучают NIR-светом, который глубоко проникает в ткани, не повреждая их. Агент поглощает свет и преобразует его в тепло, что приводит к локальному перегреву и гибели опухолевых клеток, в то время как здоровые ткани защищены.

Механизм в полупроводниках:

  • Свет возбуждает электроны, переводя их в зону проводимости и оставляя положительно заряженные "дырки".
  • При рекомбинации электронов и дырок высвобождается энергия, передаваемая в кристаллическую решётку, вызывая её колебания (вибрации). Эта энергия высвобождается в окружающую среду в виде тепла.
  • Глубокие дефекты в кристаллической решётке способствуют такой рекомбинации.

В наноматериалах Bi2S3, синтезированных с избытком Bi и недостатком S, возникают дефекты: отсутствие атомов серы или замещение серы висмутом. Оба типа могут действовать как глубокие дефекты.

Роль золота:

  1. Атомы золота связывают атомы серы, не давая им занять позиции в решётке, что увеличивает количество дефектов.
  2. Точки контакта между Bi2S3 и золотом предоставляют возбуждённым электронам энергетический уровень, который облегчает их возврат на уровень с дефектами замещения. Это позволяет электронам легче "попадать в ловушку" глубоких дефектов, усиливая фототермический эффект.

Результаты испытаний

  • Нанопрутки с золотом служат эффективным контрастным агентом для компьютерной томографии (КТ), так как предпочтительно накапливаются в опухолевых клетках.
  • Подавление роста опухоли у мышей с помощью нанопрутков с золотом под облучением NIR было значительно выше, чем при использовании нанопрутков без золота.
  • После 14-дневного лечения некоторые опухоли полностью исчезли.
  • Токсических побочных эффектов или повреждений окружающих тканей не наблюдалось.
2017-12-11