В исследовании, недавно опубликованном журналом Nature Scientific Reports, команда объединила кристаллические магнитные углеродные наночастицы и непрерывные лазерные лучи ближнего инфракрасного диапазона для так называемой фототермической доставки. Авторы новой статьи — профессор физики Али Коймен; Самарендра Моханти, доцент кафедры физики; и Лин Гу, исследователь лаборатории Моханти.Новое открытие стало результатом предыдущего исследования, в котором Коймен и Моханти использовали лазер мощностью от 50 до 100 милливатт и ту же углеродную наночастицу, которая поглощает луч, чтобы нагреть и уничтожить раковые клетки в лаборатории. Команда использовала новый фототермический метод доставки в лабораторных экспериментах, чтобы ввести непроницаемые красители и небольшие молекулы ДНК в клетки рака простаты и фибробластной саркомы человека.
«В этой работе доктор Моханти использовал более слабый, от 20 до 30 милливатт, непрерывный лазер ближнего инфракрасного диапазона и наночастицы, чтобы проникнуть через клеточную мембрану, не убивая клетки. Этот метод растягивает желаемую клеточную мембрану для обеспечения доставки и имеет дополнительный бонус в виде создания потока жидкости, который ускоряет движение того, что доставляется », — сказал Коймен, чья лаборатория создала кристаллическую магнитную углеродную наночастицу, используя электрический плазменный разряд внутри раствора тулена.Введение чужеродной ДНК или других небольших молекул непосредственно в клетки необходимо для некоторых из самых передовых методов, разрабатываемых в генной терапии, вакцинации, визуализации рака и других медицинских методах лечения. В настоящее время преобладающей практикой является использование вирусов для доставки в клетки.
К сожалению, объем того, что можно доставлять с вирусами, сильно ограничен, и взаимодействие вирусов может привести к воспалительным реакциям и другим осложнениям.Ученые, стремящиеся проложить путь в клетку без использования вируса, также экспериментировали с использованием только лазерных лучей УФ-видимого света. Но этот метод повреждает окружающие клетки и имеет относительно низкий уровень эффективности.Существенным преимуществом нового метода является то, что поглощение наночастицами ближнего инфракрасного света можно использовать для избирательного усиления взаимодействия маломощного лазера с целевой тканью, и «можно избежать лазерного повреждения нецелевых клеток на пути облучения. , — говорится в сообщении.
Магнитные свойства наночастиц также означают, что они могут быть локализованы с помощью внешнего магнитного поля; поэтому можно эффективно использовать меньшую концентрацию.«Исследовательские университеты, такие как UT Arlington, поощряют преподавателей и студентов следить за каждым новым открытием с еще более глубокими вопросами», — сказала Памела Янсма, декан Научного колледжа UT в Арлингтоне. «В своей последней публикации доктора Коймен, Моханти и Гу подняли свое сотрудничество на новый уровень, продолжая добиваться ценных результатов для здоровья человека и лечения болезней».Углеродные наночастицы, полученные для исследования рака, имели ширину от пяти до 20 нанометров. Человеческий волос имеет ширину около 100 000 нанометров.
Магнитные углеродные наночастицы также являются флуоресцентными. Таким образом, их можно использовать для повышения контрастности оптических изображений опухолей наряду с МРТ.