Физики создали метод уничтожения раковых клеток нанозолотом и инфракрасным светом

Российские физики разработали высокоточный метод уничтожения раковых клеток с помощью нанозолота и инфракрасного света. Исследование провели учёные НИЯУ МИФИ совместно с международным коллективом, включавшим специалистов МГУ, Владимирского государственного университета и Института проблем нефти и газа РАН.

Традиционная химиотерапия и облучение поражают не только опухоль, но и здоровые ткани, вызывая серьёзные побочные эффекты. Альтернативой может стать фототермическая терапия, при которой опухоль разрушается за счёт локального нагрева. Для этого авторы предложили использовать композитные наночастицы из кремния и золота. Результаты работы опубликованы в журнале Nanoscale.

Учёные исследовали эффект «рассеяния Ми», возникающий при взаимодействии света с частицами размером, сопоставимым с длиной волны. В экспериментах применялись сферические наночастицы диаметром 120–160 нанометров, полученные методом лазерной абляции. При совпадении половины длины волны, умноженной на оптическую проницаемость, с диаметром частицы внутри образуется стоячая волна, превращающая наночастицу в миниатюрный оптический резонатор, который начинает нагреваться.

Метод использует красный и ближний инфракрасный свет с длиной волны около 800 нанометров — «окно прозрачности» биотканей. Излучение проходит через кожу и мышцы без препятствий, но поглощается наночастицами в опухоли, вызывая их локальный нагрев.

В экспериментах сравнивали наночастицы из чистого кремния и композит «кремний с золотом». Золотые частицы нагревались эффективнее. Кроме прямого термического воздействия, крупные наночастицы способны блокировать мелкие сосуды опухоли, вызывая ишемию и лишая раковые клетки кислорода и питательных веществ.

Главная трудность метода — безопасное выведение частиц после лечения. Наночастицы могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и накапливаться в тканях мозга, что создаёт потенциальную угрозу. Фагоцитоз не всегда справляется с удалением частиц, поэтому до клинического применения ещё далеко.

Авторы работы — Ясамин Мусаева, Сергей Груздев, Глеб Тихоновский, Антон Попов, Сергей Климентов, Владимир Белов и Александр Гармаш — закладывают основу для разработки высокоточного «внутреннего хирурга» на основе наночастиц для лечения онкозаболеваний.