Исследователи из Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН синтезировали композитные наночастицы, с помощью которых можно лечить рак.
Ядро композитных наночастиц диэлектрическое. Оно может состоять из оксида кремния (кремнезёма) или полистирольного латекса. Оболочка же — металлическая, из золота или серебра. Такие наноструктуры обладают плазмонными свойствами.
Явление плазмонного резонанса было открыто в 1980-е годы в Калифорнийском технологическом институте (США) в группе под руководством Гарри Этуотера (Harry A. Atwater). Суть явления — возникновение резонансного взаимодействия между световыми волнами, направленными на поверхность раздела между металлом и диэлектриком, и осциллирующими (под действием света) электронами на поверхности металла. То есть поверхностные электроны начинают колебаться в такт с колебаниями электромагнитного излучения (света), в результате чего возникают поверхностные плазмоны — волны плотности электронов.
Изменение соотношения размера сферического диэлектрика и толщины золотого (серебряного) слоя позволяет менять длину волны резонансного поглощения энергии. Таким образом можно получать наносферы, избирательно поглощающие волны разной длины — от синего края видимого света до 1000 нм (ближней инфракрасной области).
Способность композитных наночастиц к избирательному поглощению световых волн позволяет, в частности, использовать их для лечения опухолей. В злокачественное новообразование можно вводить плазмонные частицы — либо с кровотоком, либо с помощью антител, затем в место локализации опухоли через кожу направляют луч инфракрасного лазера. Резонансное поглощение энергии ИК-луча наносферами разогревает новообразование так, что раковые клетки погибают, при этом здоровая ткань остаётся нетронутой.
Перед исследователями из Института физической химии и электрохимии РАН стояла задача получения наночастиц с серебряной или золотой оболочкой, максимум плазмонного поглощения которых лежит в инфракрасном диапазоне 700—1000 нм.
Конструирование таких наночастиц исследователи осуществляли в три этапа. Сначала они синтезировали диэлектрические ядра диаметром 90—450 нм из кремнезёма. Затем осаждали на них затравочные наночастицы серебра или золота и, наконец, выращивали сплошной слой благородного металла заданной толщины. Учёным удалось отработать методики первого и второго этапа конструирования плазмонных частиц; кроме того, они опробовали новый способ укрупнения затравочных частиц серебра на поверхности диэлектрических ядер, в результате чего была получена «почти сплошная» оболочка заданной толщины. Как показали спектральные исследования, разработанные наносистемы обладают весьма интенсивным пиком плазмонного поглощения в ИК-области. Теперь учёным предстоит «довести до ума» третий этап конструирования плазмонных наноструктур.
