Наночастицы в движении: тест-система показывает, как наночастицы разного размера распределяются в опухолевой ткани

Наночастицы играют важную роль в разработке будущих диагностических и терапевтических методов для опухолей, например, в качестве носителей лекарств или контрастных агентов. Поглощение и распределение наночастиц в опухолевой ткани сильно зависят от размера частиц. Чтобы систематически изучить это, учёные из Массачусетского технологического института и Гарвардской медицинской школы создали набор флуоресцентных наночастиц различных диаметров от 10 до 150 нм. Как сообщает команда под руководством Муни Г. Бавенди и Дэниела Г. Ноцеры в журнале Angewandte Chemie, с их помощью удалось одновременно отслеживать в реальном времени распределение частиц разного размера в опухолях мышей.

Для работы биомедицинских методов на основе наночастиц их размер должен быть оптимальным. Для исследований желательно одновременно наблюдать поведение частиц разного размера в одной и той же опухоли in vivo. Это требует химически сопоставимых частиц различных размеров, где каждая размерная группа состоит из частиц однородного размера и состава. Кроме того, необходимо одновременно детектировать и различать различные частицы. Они также должны быть биосовместимыми и не образовывать агрегатов или адсорбировать белки. Эта сложная задача теперь решена.

Исследователи разработали набор наночастиц различных размеров, которые можно детектировать с помощью флуоресцирующих квантовых точек. Квантовые точки — это полупроводниковые структуры на границе макроскопических твёрдых тел и квантово-механического наномира. Избирательно создавая квантовые точки разного размера, можно получить точки, флуоресцирующие на разных определённых длинах волн, что позволяет одновременно их обнаруживать и различать.

Для получения наночастиц в разных размерных классах учёные покрывали квантовые точки из селенида/сульфида кадмия полимерными лигандами, такими как диоксид кремния и полиэтиленгликоль. Частицы диаметром более 100 нм они получали, прикрепляя квантовые точки к предварительно изготовленным частицам диоксида кремния, а затем покрывая их полиэтиленгликолем. Для каждого размерного класса они выбирали квантовые точки, испускающие свет с разной длиной волны.

Исследователи внутривенно вводили смесь частиц диаметром 12, 60 и 125 нм мышам с раком. С помощью флуоресцентной микроскопии отслеживали проникновение частиц в опухолевую ткань in vivo. В то время как частицы размером 12 нм легко проходили из кровеносных сосудов в ткань и быстро распространялись, частицы 60 нм проходили через стенки вен, но оставались в пределах 10 мкм от сосудистой стенки, не способные проникнуть дальше в ткань. Частицы размером 125 нм по существу вообще не проходили через стенки кровеносных сосудов.