Во многих болезнях, сопровождающихся хроническим воспалением, таких как болезни сердца, рак, и нейродегенеративных заболеваниях, например синдроме Альцгеймера, пораженный орган вырабатывает повышенное количество перекиси водорода. Точное измерение уровня содержания перекиси в организме помогло бы диагностировать эти заболевания на ранних стадиях. Однако создать контрастные агенты, которые бы смогли визуализировать ее в организме, до последнего времени не удавалось. Этому мешала во-первых крайне маленькая физиологическая концентрация перекиси, а во-вторых то, что сложно подобрать химические соединения, с которыми она бы прореагировала с видимым результатом. На настоящий момент единственными способом визуализации Н2О2 были флюоресцентные пробы, однако их явным недостатком было то, что они не проникают достаточно глубоко в ткань.
Нирен Мерфи (Niren Murthy) из Института технологий Джорджии (Georgia Institute of Technology) с коллегами разработали методику обнаружения и визуализации следовых количеств перекиси водорода в живых организмах. Они создали наночастицы, содержащие сложные эфиры пероксалатов и флюоресцентные красители. Когда частицы встречают перекись, реакция эфира с нею возбуждает люминофор, который в свою очередь испускает фотоны. То, что краситель инкапсулирован в наночастицу эфира, позволяет локализовать все реагенты этой трехкомпонентной реакции на расстоянии нескольких нанометров друг от друга.
Ученые вводили частицы в брюшную полость мышей и следили за ними на аппарате для регистрации биолюминесценции. Оказалось, что у мышей, страдающих воспалительным заболеванием, пораженные органы испускали больше света, чем органы здоровых мышей. Эта технология позволяет измерять сверхмалые концентрации Н2О2 вплоть до 250 нМ. Кроме того, испускаются фотоны с длиной волны 630 нм, что свидетельствует о том, что частицы проникают глубоко в ткани.
Эти частицы предположительно нетоксичны, однако для подтверждения этого ученые проводят дополнительные клинические эксперименты. Если это действительно подтвердится, то данная технология станет простым и эффективным средством диагностики многих заболеваний.
Данная работа опубликована в Nature Materials.
