Лазерные платиновые коллоидосомы для эффективной каталитической терапии рака
Учёные разработали новый лазерный метод синтеза для создания платиновых (Pt) коллоидосом (Cs), перспективных для фотокатализа в ближнем инфракрасном (БИК) диапазоне и фермент-имитирующей терапии рака.
Межзонные и внутризонные электронные возбуждения в нанокатализаторах переходных металлов критически важны для генерации горячих носителей. В отличие от известных наночастиц (НЧ) золота (Au), серебра (Ag) и меди (Cu), которые непосредственно генерируют горячие носители, поглощая видимый свет, НЧ Pt обладают ограниченной способностью к фотообразованию горячих носителей.
Однако уникальная d-зонная структура Pt обеспечивает высокую плотность электронных состояний вблизи уровня Ферми, что должно приводить к фотоусиленному катализу. Используя это свойство, исследователи создали суб-100-нанометровые коллоидосомы, состоящие из ультрамалых НЧ Pt (≤5 нм) с широкополосным поглощением света от видимого до БИК диапазонов.
Структурный дизайн был определён с помощью моделирования методом конечных разностей во временной области (FDTD). Ключевой инновацией стало использование лазерно-генерированных наночастиц Mn₃O₄, богатых границами зёрен, в качестве прочного каркаса для равномерного закрепления ультрамалых НЧ Pt. Эта архитектура обеспечила эффективную генерацию горячих электронов даже при облучении низкоэнергетическим БИК светом.
Исследование показало, что БИК-фотовозбуждение Pt Cs значительно улучшает двойную ферментативную (CAT и OXD) и самокаскадную каталитическую активность Pt Cs. Результаты опубликованы в Angewandte Chemie International Edition. Работу возглавил профессор Лян Чанхао из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук в сотрудничестве с учёными из Университета Падуи (Италия) и Шанхайского университета Цзяо Тон.
Кроме того, эксперименты in vivo продемонстрировали превосходную противоопухолевую способность Pt Cs для NIR-чувствительной фотокаталитической терапии опухолей, а также возможность отслеживать их биораспределение с помощью МРТ.
Эти результаты подчёркивают преимущества Pt Cs, успешно спроектированных для оптимальной и эффективной генерации горячих электронов при возбуждении БИК-светом.