Наносеребро для терапии и диагностики

Исследователи из ETH Zurich разработали наночастицы серебра, которые сохраняют свои уникальные оптические свойства, но не выделяют токсичные ионы, что открывает новые возможности для медицинской диагностики и терапии.

Слой диоксида кремния защищает клетки

Чтобы решить проблему токсичности, учёные покрыли наночастицы серебра двухнанометровым слоем диоксида кремния (SiO₂). Эксперименты под руководством профессора Сотириса Прациниса показали, что полностью покрытые частицы не выделяют ионы серебра, но сохраняют свои оптические свойства. Бактерии Escherichia coli, добавленные к таким частицам, продолжали размножаться без вреда.

Использование квантовых эффектов

Особые плазмонные свойства частиц возникают благодаря квантовым эффектам электронов на их поверхности. Свет взаимодействует с электронами, вызывая их колебания, что приводит к сильному поглощению и рассеянию света. Это делает частицы идеальными сенсорами для обнаружения вирусов, бактерий или раковых клеток.

С помощью антител частицы можно прикрепить к определённым биомолекулам. Кроме того, в сотрудничестве с профессором Яношем Вёрёшем учёные показали, что их можно использовать как «безметочные» сенсоры. Белковые молекулы (например, бычий сывороточный альбумин) прилипают к поверхности сенсора за счёт физической адсорбции, изменяя локальный показатель преломления и вызывая сдвиг оптического поглощения сенсора в сторону большей длины волны, что делает молекулы видимыми.

Возможность направленной доставки

В последующем исследовании, опубликованном в Chemistry of Materials, команда Прациниса в сотрудничестве с профессором Энн Хирт описала, как улучшить функциональность частиц. Учёные совместно покрыли слой SiO₂ частицу оксида железа (Fe_xO_y) и частицу серебра, придав биосенсору магнитные свойства.

Эти многофункциональные частицы могут связываться с определёнными клетками (например, раковыми клетками HeLa, что было показано в экспериментах с Пьером-Ивом Лозачем) и обнаруживать их. Магнитные свойства также позволяют направлять частицы в нужное место. Наночастицы серебра могли бы прикрепляться к раковым клеткам и локально уничтожать их с помощью тепла от высокоэнергетического магнитного поля или инфракрасного излучения. «Это представляет собой чрезвычайно интересную альтернативу для неинвазивного разрушения опухолей», — подчёркивает Працинис.