Ученые разработали новый вид люминесцентных наночастиц, приспособленных для транспорта лекарств в опухолевые ткани и визуального контроля лечения. В отличие от многочисленных своих аналогов эти пористые кремниевые наноструктуры не токсичны, биоразлагаемы, а их метаболиты хорошо выводятся из организма почками.

В современной нанобиомедицине сформировался огромный пласт работ, посвященных использованию наночастиц для направленной доставки лекарств, диагностики и неинвазивного контроля процессов лечения. Ученые уже научились «видеть» наночастицы внутри живого организма, инкапсулировать в них лекарства или наоборот, покрывать их лекарственными агентами, и даже создавать наночастицы, растворяющиеся в организме. Однако основная проблема  – это необходимость сочетания всех этих свойств в одном типе наночастиц, поскольку каждое из них чрезвычайно критично для здоровья пациента и результатов нанотерапии.

Несмотря на сложность такой задачи, перспективы биомедицинской практики с использованием наночастиц, многочисленные изобретения и успехи в этом направлении заставляют ученых прилагать усилия для того чтобы все же изыскать подходящие решения.

Наиболее узким местом использования наночастиц в направленной доставке лекарств оказывается контроль дальнейшей «судьбы» тех частиц, которые не достигли в процессе распределения в органах пораженной заболеванием цели. Большой вклад в этот негативный эффект вносит фагоцитарная система организма, распознающая и инкапсулирующая чужеродные объекты. Результатом этого становится токсическое действие препарата. К тому же частицы, не выполнившие свою функцию, не имеют способности к биоразложению и образованию легко выводимых из организма нетоксичных метаболитов.

Лигатированные красителем наночастицы позволяют определить концентрацию кислорода в тканях и клетках с высокой точностью.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2741; doi: 10.1002/anie.200805894

Кислород является важным участником процессов, протекающих в живых клетках, однако, как кислородное голодание ткани, так и его избыточное количество в клетке может приводить к развитию различных патологических процессов.

Таким образом, определение содержания кислорода в клетках и тканях является важной, хотя и не очень простой задачей для химиков-аналитиков. Группа исследователей под руководством Джейсона МакНейлла (Jason McNeill) из Клемсоновского Университета (США) разработала новую методику, в основе которой лежат модифицированные красителем наночастицы. Как сообщают разработчики, разработанная ими методика позволяет очень точно осуществлять количественное определение содержания кислорода.

Группа исследователей из Института биоинженерии и нанотехнологий (Сингапур) представила методику синтезирования флуоресцентных нанокластеров золота, которые могут применяться в качестве биологических меток. Диаметр созданных учеными кластеров составляет менее одного нанометра (напомним, что лишь единичные образцы полупроводниковых квантовых точек, использующихся в настоящее время для визуализации процессов на микроуровне, имеют диаметр менее 3 нм).

Микроснимок нанокластеров, сделанный с помощью просвечивающего электронного микроскопа (изображение получено авторами исследования)

Золотые образования таких размеров можно помещать непосредственно в ядра клеток, что, в свою очередь, позволяет проводить прямой анализ эффективности генной и лекарственной терапии. «Нанокластеры золота — перспективный материал для исследований in vivo, — говорит один из авторов работы Цзяньпин Се (Jianping Xie). — Они более компактны, менее токсичны и обладают лучшей биологической совместимостью, чем неорганические квантовые точки».

Длина затвора алмазного транзистора, изготовленного группой ученых из Университета Глазго (University of Glasgow), Шотландия, составляет всего 50 нм, что в 1000 раз меньше, чем толщина человеческого волоса и в 2 раза меньше, чем размеры предыдущего «рекордсмена мира» производства японской фирмы NTT.

Затвор транзистора (секция в середине), разработанный группой д-ра Морана, всего 50 нм длиной, (изображение: авторов работы).

Алмаз в настоящее время рассматривается как идеальный материал для создания следующего поколения наноразмерных электронных компонентов благодаря совершенно уникальным свойствам. У традиционных материалов – кремния, арсенида галлия – есть свои сильные и слабые стороны, в то время как алмаз практически универсален, как считает д-р Дэвид Моран (David Moran), руководивший работами по разработке транзистора.