Upphovsman:Wiley
Nanoroder gjorda av vismutsulfid dödar tumörceller med värme när de bestrålas med nära-infrarött ljus (NIR). Kinesiska forskare gör nu dessa vapen kraftfullare genom att renovera defektillståndet i nanorodkristallgitteret genom att lägga till guldnanodoter. Som rapporterats i tidningen Angewandte Chemie , detta kan vara en bra grund för effektivare fototermisk behandling av tumörer.
Vid fototermisk terapi, ett medel införs i en tumör och sedan bestrålas regionen med NIR -ljus, en våglängd som tränger in i vävnaden utan att orsaka skada. Medlet absorberar NIR -ljuset och omvandlar det till värme. Den lokala överhettningen dödar tumörcellerna medan frisk vävnad skyddas. Helst, det fototermiska medlet kan samtidigt fungera som ett kontrastmedel för diagnostisk avbildning, såsom datortomografi (CT), som kan användas för att lokalisera tumören.
Nanomaterial tillverkade av halvledaren vismutsulfid (Bi 2 S 3 ) är väl lämpade för detta jobb. Forskare som arbetar med Haiyuan Zhang vid Chinese Academy of Sciences (Changchun, Jilin, Kina) har nu kunnat klargöra mekanismerna som ligger till grund för dessa materialers fototermiska egenskaper. Utifrån denna kunskap, de har kunnat förbättra den fototermiska prestandan för vismutsulfidsanoroder genom att lägga till guldnanodoter på ytan.
I enkla termer, det fungerar så här:I halvledare, ljus kan excitera negativt laddade elektroner i en sådan grad att de hoppar till en högre energinivå som kallas ledningsbandet. Detta lämnar efter sig positivt laddade "hål". Rekombination av elektroner och hål frigör energi, som överförs till kristallgitteret, får den att vibrera. Denna vibrationsenergi släpps ut i miljön som värme. Vissa defekter, känd som djupa nivåfel, i kristallgitteret främja denna typ av elektronhålsrekombination.
I Bi 2 S 3 nanomaterial, som syntetiseras i ett överskott av Bi och en brist på S, gitteret kommer att ha platser med saknade svavelatomer eller platser där ett Bi ersätter ett S. Båda dessa kan fungera som djupa defekter. Ökning av antalet djupa defekter eller ökad introduktion av elektroner till dessa djupa defekter kan öka den fototermiska effekten av Bi 2 S 3 nanomaterial. Det är här guldatomerna spelar en roll. Guldatomer binder svavelatomer och håller dem borta från sina gitterlägen. Detta resulterar i fler defekter. Dessutom, kontaktpunkterna mellan Bi 2 S 3 och guld ger de upphetsade elektronerna en energinivå som gör att de lättare kan återgå till energinivån där det finns substitutionsfel, låta elektronerna lättare falla i den djupa defekt "fällan".
Nanoroderna är mycket synliga som kontrastmedel vid CT -skanningar av tumörer hos möss, eftersom de företrädesvis aggregerar i tumörceller. Hämning av tumörtillväxt med guldversionen av nanoroderna under bestrålning med NIR ökade signifikant jämfört med guldfria nanoroder. Efter fjorton dagars behandling av mössen, några av tumörerna hade försvunnit helt. Inga toxiska biverkningar eller skador observerades i den omgivande vävnaden.
