En internationell grupp forskare från NUST MISIS och Clemson University (Clemson, U.S.) har föreslagit en ny metod för att producera guldnanopartiklar baserad på syntes under påverkan av ultraviolett strålning. Metoden utesluter användningen av aggressiva kemiska medel och de erhållna nanopartiklarna är säkra för kroppen och kan användas för diagnos och behandling av cancer. Resultaten publiceras i den internationella vetenskapliga tidskriften Biomaterialvetenskap .

Cancer är fortfarande en av de vanligaste dödsorsakerna i världen. Därför, forskare slutar inte leta efter sätt att diagnostisera och behandla cancer, inklusive de som är kopplade till användningen av mer och mer populär nuförtidens nanoteknik.

Guldnanopartiklar används i katalysprocessen, inom elektronik, solceller, men de är av största intresse för biomedicin. Deras viktiga fördel är en kombination av egenskaper som är nödvändiga för den så kallade bioavbildningen, det är, en detaljerad diagnos av tumören och efterföljande terapi.

Guldnanopartiklar används ofta som bioavbildningsmedel i datortomografi. Tumörterapi med guldnanopartiklar kan utföras genom så kallad fototermisk terapi, när partiklarna först samlas i tumören och sedan värms upp under påverkan av ett yttre fält och förstör cancerceller.

Befintliga metoder för att producera guldnanopartiklar kräver vanligtvis användning av ganska aggressiva kemiska medel, som komplicerar deras fortsatta användning inom biomedicin eller kräver flera steg av syntes, vilket gör produktionen dyrare.

I sitt arbete, forskare från NUST MISIS och Clemson University föreslår en ny "miljövänlig" metod för att producera guld nanopartiklar, i vilket HAuCl4-guldsalt blandas med en sampolymer bestående av polymjölksyra-polyetylenglykol i närvaro av polyvinylalkohol och en speciell Irgacure-fotoinitiator. Ny teknik eliminerar användningen av aggressiva ämnen och kemiska medel som är giftiga för en levande organism.

"Trots en lång och lite skrämmande lista med komponenter, alla är mycket biokompatibla och används aktivt inom biomedicin, sade Roman Akasov, en forskarassistent vid NUST MISIS Biomedical Nanomaterials Laboratory, en av medförfattarna till detta verk. - Den resulterande blandningen blandas under inverkan av ultraljud, bildar en dubbel emulsion av vatten-olja-vatten. Sedan kan den bestrålas med ultraviolett ljus, som ett resultat av vilket guldnanopartiklar bildas i lösningen. I detta fall, partiklarna är omgivna av en polymer, vilket ger dem egenskaperna biokompatibilitet och stabilitet i vattenlösningar. I detta fall, emulsionen blir från vitaktig till röd, vilket är en indikator på framgångsrik fotopolymerisation. Partikelstorleken i våra experiment var cirka 100 nanometer, som är lämplig för biomedicinska tillämpningar, och partiklarna var inte giftiga för cellerna."

I arbetet, författarna kunde också visa att guldnanopartiklar ackumuleras i cellernas cytoplasma, både tumörgliom och immunceller—makrofager. Detta öppnar möjligheten för individuell diagnos och terapi av tumörer. I framtiden, det är planerat att modifiera ytan på nanopartiklar med speciella molekyler för att hitta en tumör i kroppen. Dock, forskare erbjuder ett annat alternativ för att använda sin metod - som en biokonstruktör.

De erhållna emulsionerna kan införas i cellen eller till och med kroppen redan före fotopolymerisationssteget (processen för polymersyntes under inverkan av ljus) och syntetiseras till guldnanopartiklar direkt i vävnaden som studeras. Dessutom, egenskaperna hos de erhållna nanopartiklarna kommer att göra det möjligt att analysera egenskaperna hos livsmiljön där de befinner sig, vilket kan vara ett viktigt verktyg för att studera cellens biologi och de processer som sker i den.

För närvarande, gruppen fortsätter en serie laboratorieexperiment som en del av forskningens prekliniska fas.