Блуждающие квантовые точки высвечивают диагноз

Медики давно мечтали находить болезни, лишь взглянув на пациента. Но не призывать же в серьёзные учреждения "ясновидящих" и людей-рентгенов? Однако научная альтернатива такому обследованию есть – это светящиеся наночастицы, путешествующие по кровеносным сосудам и соединяющиеся с белками, ДНК и другими молекулами. Учёные из департамента биомедицинской инженерии (Department of Biomedical Engineering), созданного совместно американским университетом Эмори (Emory University) и технологическим институтом Джорджии (Georgia Institute of Technology), разработали новый класс так называемых "квантовых точек", способных находить и наглядно отображать положение злокачественной опухоли в живом организме.

Квантовые точки – это кристаллы полупроводников нанометрового размера, которые имеют уникальные химические и физические свойства, не характерные для тех же веществ в макромасштабе.

"Если вы дробите леденец на две части, каждая часть будет всё ещё сладкой. Но если вы продолжите дробление, пока не достигаете масштаба нанометров, полученные части будут отличными по вкусу и обладать разными свойствам", – объясняет профессор Шумин Не (Shuming Nie), лидер исследования.

Например, крупинки золота нанометрового масштаба не жёлтые, а красные.

Но нас интересует другое свойство, характерное именно для нанокристаллов полупроводников. Это интенсивная люминесценция в ответ на облучение с определённой частотой. Его-то учёные и используют для нахождения и визуализации опухоли.

Дело в том, что опухоли выращивают дополнительные кровеносные сосуды, и система этих сосудов очень пористая и разветвлённая, что позволяет микроскопическим кристалликам в ней накапливаться.

Такой процесс визуализации злокачественного образования называют пассивным. Но есть и другой путь – активный. Он даёт более быстрые и главное – более точные результаты.

Квантовые точки могут быть химически связаны с биологическими молекулами типа антител, пептидов, белков или ДНК. И эти комплексы могут быть спроектированы так, чтобы обнаруживать другие молекулы, типичные для поверхности раковых клеток.

Такие соединения Шумин Не называет биосопряжёнными квантовыми точками (bioconjugated quantum dots).

В данном опыте нанометровые кристаллы селенида кадмия были соединены со специфическим антителом, реагирующим с молекулой-антигеном на поверхности клеток опухоли, привитой мышам.

В предыдущих похожих исследованиях, биологи сталкивались с проблемой: квантовые точки, введённые в организм, оказывались недолговечными.

Нужно было найти способ защитить их каким-то щитом, в то же время, сохраняя все их способности по обнаружению и высвечиванию опухоли. Это и удалось группе учёных из Атланты.

Частицы-индикаторы окутали оригинальным покрытием, названным ABC триблок сополимер. Капсулирование наночастиц без потери их рабочих функций – один из ключевых моментов работы Не, отличающих её от близких по теме исследований других биологов и физиков.