Группа ученых из Техасского университета в Арлингтоне (University of Texas at Arlington) разработала метод использования магнитных наночастиц углерода для выявления и уничтожения раковых клеток с помощью лазера. По мнению исследователей, их метод может эффективно воздействовать на многие виды рака, в том числе рак кожи, не повреждая окружающие здоровые клетки.

Профессор физики Али Коймен (Ali Koymen) и его коллеги разработали способ получения наночастиц, используя электрический плазменный разряд в растворе бензола. Статья об этой разработке была опубликована в декабре прошлого года в журнале Journal of Nanoscience and Nanotechnology. Для допирования углеродных наночастиц железом и придания им ферромагнитных свойств, подтвержденных магнитометрией, были использованы Fe-электроды. Размер углеродных наночастиц, полученных для работы с раковыми клетками, составляет от 5 до 10 нанометров.

Раковые клетки до (а) и после (b) использования метода
фототермальной деструкции с помощью луча
непрерывного лазера ближнего инфракрасного
диапазона. Живые клетки окрашены зеленым,
мертвые – красным. (Фото: uta.edu)

«Так как такие наночастицы обладают магнитными свойствами, можно использовать внешнее магнитное поле, чтобы ориентировать их на раковые клетки. Затем мы используем низкоэнергетический лазер для их нагрева и уничтожаем близлежащие клетки», – объясняет профессор Коймен. «Так как лазер воздействует только на углеродные наночастицы, этот метод нетоксичен и оставляет невредимыми здоровые ткани».

Углеродные наночастицы, доставляемые в нужный орган с помощью внешнего магнитного поля, могут иметь покрытие, позволяющее им специфически связываться с раковыми клетками. Новый метод имеет несколько преимуществ перед современными технологиями и может управляться в организме волоконной оптикой.

Магнитное поле гарантирует, что углеродные наночастицы не будут выведены из организма, пока не закончено облучение ближним инфракрасным лазером. Это позволяет свести к минимуму необходимое количество вводимых наночастиц, что является серьезной проблемой нанотерапии. Наночастицы имеют кристаллическую структуру и меньший, чем углеродные нанотрубки, размер, что делает их менее токсичными для клеток.

Кроме того, магнитные углеродные наночастицы флуоресцентны и повышают контрастность оптических изображений опухолей, получаемых с помощью МРТ.

Лабораторные тесты показали, что углеродные наночастицы и луч инфракрасного лазера непрерывной генерации (cw laser) могут быть использованы для образования пор в мембране клеток, что также может найти применение в медицине.

По словам профессора Коймена, используя низкоэнергетический лазер с непрерывным инфракрасным лучом, можно слегка нагреть клетку и доставить в нее лекарства и гены, не убивая ее. Это еще одно важное новшество фототермического подхода с использованием магнитных углеродных наночастиц.

Статья об этой работе Magnetic-field-assisted photothermal therapy of cancer cells using Fe-doped carbon nanoparticles опубликована в журнале Journal of Biomedical Optics.