Ученые из США сделали важный шаг в области диагностики раковых клеток кожи, используя золотые наностержни как контрастный агент. Адела Бен Якар (Adela Ben-Yakar) и её коллеги в Университете штата Техас в Остине показали, что золотые наностержни идеально подходят для получения изображений методом «двухфотонной люминесценции».
Более 85% всех видов рака зарождаются в эпителии, толщина которого в организме человека может быть до 500 мкм. Мощным инструментом диагностики таких онкологических заболеваний на ранних стадиях является метод двухфотонного исследования, который позволяет проводить неразрушающую интраскопию (глубинное исследование) внутренних характеристик клеток, лежащих на сотни микрон вглубь ткани. В последнее время ученые приступили к изучению новых классов люминесцентных контрастных агентов (своего рода маркеров), таких как квантовых точек и металлических наночастиц, что в дальнейшем должно усовершенствовать этот метод. Однако большинство квантовых точек содержат тяжелые металлы, которые являются цитотоксическими, что делает их непригодными для клинического применения. Зато для этого оказались применимы наночастицы золота. Они не только биосовместимы, но и изображения, получаемые с их помощью, почти в 4000 раз ярче, чем при использовании метода автофлюоресценции.
Ученые изготовили золотые наностержни 50 нм длиной и 15 нм в диаметре. Далее, они использовали стержни для маркировки раковых клеток кожи, размещенных на матрице из коллагена (имитирующей клетки ткани). Полученный образец исследовался с помощью инвертного мультифотонного микроскопа. Они возбуждали излучением с длиной волны 760 нм клетки и затем наблюдали двухфотонную люминесценцию (в местах, где ранее фотоны были поглощены наностержнями) клеток.
Группа установила, что излучение от стержней было более, чем в 4000 раз ярче, чем от двухфотонной флюоресценции немаркированных раковых клеток. Более того, с помощью этого метода могут быть получены изображения тканей на глубине более 75 мкм. "Показанная яркость двухфотонного излучения от контрастного агента дает возможность обнаружения и диагностики рака на самых ранних стадиях, поскольку метод позволяет получить изображение всего эпителия, " – объяснила Бен Якар корреспонденту электронного издания nanotechweb.org. - В настоящее время не существует других оптических способов молекулярной визуализации, обеспечивающих разрешение в 1мкм".
Исследователи утверждают, что одно только создание нового вертикального микроскопа позволит им получать изображения с еще большей глубины. Теперь, их задачей является изображение тканей в слое ниже 500 мкм.
Наностержни из золота могут быть так же использованы в терапевтических целях. Исследовательская группа из Техаса, в конечном счете, планирует дополнить метод плазменным лазером для удаления любой обнаруженной раковой клетки. Здесь наностержни будут подобно нанолинзам, фокусирующим свет в область вблизи них, организуя ампутацию раковых клеток с большей точностью, чем это возможно при помощи термических методик. "Мы сможем получать изображения глубоких слоев, а затем удалять раковые клетки без повреждения окружающих тканей", - резюмировала Бен Якар.
Результаты исследования были опубликованы в Nano Lett.
