Ученые сделали видимыми биомедицинские наночастицы с помощью золота

Технологию окрашивания перспективных для биомедицины прозрачных наночастиц кальцита разработали исследователи из Тель-Авивского университета, сообщает Advanced Materials.

Наноструктуры, способные в дополнение к основным свойствам локализовать свет в наноразмерном масштабе, весьма желательны во множестве биомедицинских применений. Однако биосовместимость, как правило, является проблемой, поскольку разработка оптических свойств часто требует использования токсичных соединений и химических веществ.

Исследователи решили эту проблему, используя наночастицы золота и пористые сферолиты ватерита (карбоната кальция), которые в настоящее время считаются перспективными средствами доставки лекарств. Этот подход включает контролируемое добавление наночастиц золота в каркас ватерита, в результате чего получается мезоскопический метаматериал — золотой ватерит, резонансные свойства которого можно широко настраивать, изменяя количество золота внутри ватерита.

Кроме того, высокая грузоподъемность сферолитов ватерита позволяет одновременно загружать как лекарственные препараты, так и флуоресцентные метки. В доказательство своей концепции ученые смогли провести эффективный лазерный нагрев золотого ватерита в красном и ближнем инфракрасном диапазонах волн. Подобные свойства наночастиц делают их востребованными в фототермической терапии и фотоакустической томографии.

«Эта концепция является результатом междисциплинарного мышления на стыке физики метаматериалов и биоорганической химии, направленного на удовлетворение потребностей наномедицины. Нам удалось создать мезоскопический субмикронный метаматериал из биосовместимых компонентов, который демонстрирует сильные резонансы Ми, охватывающие окно спектра ближнего инфракрасного диапазона, в котором биологические ткани прозрачны», — сказал один из исследователей.

Этот подход является основой для реализации многофункциональности в биомедицинских системах. Он позволяет использовать единую наночастицу для зондирования, фототермической терапии, фотоакустической томографии, биоимиджинга и адресной доставки лекарств.