Вчені навчилися керувати швидкістю біодеградації кремнієвих наночастинок

13

Вчені кафедри медичної фізики фізичного факультету мду спільно з колегами з факультету фундаментальної медицини та ітеб ран (м.пущино) показали можливість управління швидкістю біодеградації (розчинення в живих клітинах) кремнієвих наночастинок і вивчили цей процес методами люмінесцентної конфокальної мікроскопії і мікро-спектроскопії комбінаційного розсіювання світла (врх або раманівське розсіювання). Результати дослідження перспективні для розробки керованих систем доставки ліків на основі нанокремнію. Робота опублікована в журналі nanomaterials. Дослідження виконано в рамках нтш мгу ” фотонні та квантові технології. Цифрова медицина”»

Наночастинки кремнію в даний час є одним з найбільш перспективних наноматеріалів для цілей медицини. Раніше учасниками спільного проекту вже були доведені властивості низької токсичності кремнієвих наночастинок, можливість їх використання як контейнерів для доставки ліків, а також як сенсибілізаторів (підсилювачів) акустичних (ультразвукових) і електромагнітних хвиль терапевтичних частот і потужностей. Унікальною властивістю наночастинок кремнію, є їх здатність розчинятися в живих клітинах і тканинах (біодеградація) з утворенням нетоксичної кремнієвої кислоти, яка відіграє важливу роль в регуляції метаболізму людини, – розповіла керівник роботи, с. Н. С. Фізичного факультету мду любов осмінкіна.

У представленій роботі наночастинки кремнію були отримані подрібненням масивів кремнієвих нанониток, а, як встановлено, структурними властивостями яких можна управляти в процесі їх синтезу. При цьому, можна отримати як високопористі наночастинки, так і абсолютно непористі.

Обидва типи наночастинок не демонстрували токсичних властивостей аж до дуже високих концентрацій, 800 μg/ml, при інкубації як з раковими, так і з нормальними клітинами людини, що було доведено групою бориса животовського, проф. Факультету фундаментальної медицини мду.

Люмінесцентні властивості наночастинок і наявність у них унікальних раманівських спектрів, сигнали яких змінюються через квантово-розмірні ефекти в кремнієвих нанокристалах при їх розчиненні, дозволили поєднанням методів люмінесцентної конфокальної мікроскопії і мікро-спектроскопії раманівського (комбінаційного) розсіювання світла досліджувати швидкість біодеградації наночастинок безпосередньо в живих клітинах. Було виявлено повне і швидке, протягом 24 годин, розчинення пористих наночастинок, в той час як сигнал від непористих наночастинок спостерігався протягом 7 днів їх інкубації з клітинами і аж до 20 днів інкубації в модельних біологічних рідинах.

Враховуючи, що хімічний склад поверхні однаковий для двох типів наноматеріалів, автори пов’язали більш швидке розчинення пористих наночастинок з поєднанням двох морфологічних факторів: більший обсяг і діаметр пор, які сприяють більш швидкому проникненню рідини (краще “змочування”»; велика внутрішня поверхня і менші нанокристали, які сприяють швидшому розчиненню наночастинок – – пояснив провідний автор роботи, н. С. Фізичного факультету мду максим гонгальський.

Результати представленої роботи знайдуть продовження при розробці нових систем керованої доставки ліків на основі кремнієвих наночастинок, над якими в даний час працюють вчені.

Російського наукового фонду і російського фонду фундаментальних досліджень.