МИСиС и Университет Клемсона: Технология получения биосовместимых золотых наночастиц

Продукт
Разработчики: НИТУ МИСиС (Национальный исследовательский технологический университет), Университет Клемсона (Clemson University)
Дата премьеры системы: 2020/05/26
Отрасли: Фармацевтика, медицина, здравоохранение

2020: Найден способ получения биосовместимых золотых наночастиц

26 мая 2020 года интернет-изданию Zdrav.Expert стало известно о том, что международная группа исследователей НИТУ «МИСиС» и Университета Клемсона (Clemson University, Клемсон, США) предложила собственный способ получения наночастиц золота, основанный на синтезе под воздействием ультрафиолета. Способ исключает использование агрессивных химических агентов, полученные наночастицы безопасны для организма и могут применяться для диагностики и терапии онкологических заболеваний. Результаты опубликованы в международном научном журнале Biomaterials Science.

Исследователи НИТУ «МИСиС» и «Университета Клемсона» предложили технологию получения биосовместимых золотых наночастиц

По официальным данным, на май 2020 года онкологические заболевания остаются одной из самых распространённых причин смертей мире. Поэтому исследователи не перестают искать способы диагностики и терапии рака, в том числе с использованием нанотехнологий.

Золотые наночастицы используются в процессе катализа, в электронике, солнечных элементах, но наибольший интерес они представляют с точки зрения биомедицины. Их важное преимущество – сочетание свойств, необходимых для так называемого биоимиджинга, то есть детальной диагностики опухоли и последующей терапии.

В качестве агентов для биоимиджинга золотые наночастицы обычно используют в компьютерной томографии. Терапию опухоли с применением наночастиц золота можно проводить за счет так называемой фототермической терапии, когда частицы сначала накапливаются в опухоли, а потом разогреваются под действием внешнего поля и уничтожают раковые клетки.

При этом существующие методы получения золотых наночастиц обычно требуют использования достаточно агрессивных химических агентов, что затрудняет их дальнейшее использование в биомедицине, либо требуют нескольких стадий синтеза, что удорожает производство.

В своей работе ученые НИТУ «МИСиС» и Университета Клемсона предлагают «экологичный» способ получения золотых наночастиц, при котором соль золота HAuCl4 смешивается с сополимером в составе: полимолочная кислота-полиэтиленгликоль в присутствии поливинилового спирта и особого фотоинициатора Irgacure. Данная технология исключает использование агрессивных веществ и химических агентов, токсичных для живого организма.

«
Несмотря на длинный список компонентов, все они биосовместимы и на май 2020 года активно используются в биомедицине. Полученная смесь перемешивается под действием ультразвука, формируя двойную эмульсию вода-масло-вода. Дальше ее можно облучить ультрафиолетом, в результате чего в растворе происходит формирование наночастиц золота. При этом частицы окружены полимером, который придает им свойства биосовместимости и устойчивости в водных растворах. Эмульсия при этом превращается из беловато-прозрачной в красную, что является индикатором правильного проведения фотополимеризации. Размер частиц в наших экспериментах составлял около 100 нанометров, что хорошо для биомедицинских применений, и частицы не были токсичны для клеток.

пояснил Роман Акасов, один из соавторов работы, научный сотрудник лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», PhD
»

Формирование эмульсии

Также в работе авторам удалось показать, что золотые наночастицы накапливаются в цитоплазме клеток - как опухолевых глиомных, так и иммунных клетках макрофагах. Это открывает возможности индивидуальной диагностики и терапии опухолевых заболеваний. В дальнейшем планируется модифицировать поверхность наночастиц специальными молекулами, чтобы адресно находить опухоль в организме. Однако исследователи предлагают и другой вариант использования своего метода – как биоконструктор.

Индикатор правильного проведения фотополимеризации

Полученные эмульсии могут вводиться в клетку или даже организм еще до этапа фотополимеризации – процесса синтеза полимеров под воздействием света – и синтезироваться в золотые наночастицы непосредственно в исследуемой ткани. При этом по свойствам полученных наночастиц можно будет судить об особенностях живой среды, в которой они находятся, что может быть важным инструментом для изучения биологии клетки и процессов, которые происходят в ней.

На май 2020 года группа продолжает серию лабораторных опытов в рамках доклинического этапа исследований.



СМ. ТАКЖЕ (2)