Наноалмазы для диагностики заболеваний

Ученые из Тайваня создали флуоресцентные наноалмазы, которые в будущем могут использоваться для диагностики и лечения болезней человека.

Наноалмазы — это флуоресцентные углеродные наночастицы, связанные в наноразмерный алмаз (100 000 нанометров примерно равно толщине человеческого волоса). Изначально их разрабатывали для индустрии обработки поверхностей, но они обладают уникальными свойствами, делающими их пригодными для долгосрочного отслеживания в живых клетках: фотостабильностью и отсутствием мерцания флуоресценции.

Как и обычные алмазы, наноалмазы содержат дефекты (вакансии), где атом углерода замещен азотом. Высокое содержание азота придает природным алмазам желтый оттенок, а наноалмазы поглощают желтый свет и испускают фиолетовый.

Исследователи под руководством И-Чунь У и Хуань-Чен Чанга покрыли часть наноалмазов сахарами или белками (например, декстраном и бычьим сывороточным альбумином) и ввели как покрытые, так и непокрытые частицы прозрачным круглым червям Caenorhabditis elegans. Наноалмазы либо скармливали червям в виде коллоидной суспензии, либо микровводили в гонады.

Оказалось, что непокрытые наноалмазы оставались в пищеварительном тракте, покрывая его внутреннюю поверхность, а покрытые могли проникать через стенки тракта в тело червя, накапливаясь в нескольких точках. Положение наноалмазов проявлялось фиолетовым свечением при облучении червей желтым светом.

При инъекции в гонады наноалмазы распределялись в них, передавались эмбрионам и, в конечном итоге, вылупившимся личинкам.

Ученые заявили, что их работа показала безопасность, стабильность и нетоксичность наноалмазов на клеточном и органном уровнях. Все черви в исследовании прожили нормальную продолжительность жизни с нормальным размножением, без признаков дистресса.

В исследовании наноалмазы покрывали сахарами или белками, но ученые отметили, что для покрытия можно использовать почти любые химические вещества. Затем такие наноалмазы могли бы мигрировать к целевым клеткам, таким как патогены, клетки иммунной системы или раковые клетки. Этот процесс сначала можно использовать для картирования рака или других заболеваний, а в перспективе — для доставки малых доз лекарств непосредственно в целевые ткани.

Доктор Чан отметил, что другая возможная область применения наноалмазов — визуализация и отслеживание человеческих стволовых клеток, которые в случае успеха исследований смогут регенерировать целые органы.

Статья опубликована в журнале Nano Letters.