Новые частицы размером всего в несколько десятков нанометров сделаны из алмаза и покрыты шелком. Их можно вводить в живые клетки, и поскольку они светятся при освещении определенными видами света, биологи могут использовать их, чтобы заглянуть внутрь клеток и распутать молекулярные схемы, которые управляют клеточным поведением, или изучить, как клетки реагируют на новое лекарство. Алмазные частицы, покрытые шелком, также потенциально могут быть когда-нибудь использованы в клинике, позволяя докторам посылать антибиотики для борьбы с инфекцией в определенную область тела.Группа исследователей из Австралии и США описывает этот новый гибридный алмазно-шелковый материал в статье, опубликованной сегодня в журнале Biomedical Optics Express Оптического общества (OSA).
Наноалмазы, аналогичные тем, которые представлены в этом исследовании, ранее исследовались на предмет их потенциального медицинского использования, но это первый раз, когда шелк был включен с наноалмазами, — сказала Асма Халид из Мельбурнского университета, которая является первым автором статьи Biomedical Optics Express. . «Этот гибридный материал наноалмаз-шелк важен из-за потенциала, который он предлагает в областях биоимиджинга, биосенсоров и доставки лекарств», — пояснила она.Алмазы — это кристаллы углерода.
Но они могут быть сделаны с дефектами — другими атомами, вставленными в кристаллическую структуру — и эти дефекты позволяют им делать трюки, которые не могут сделать безупречные алмазы, такие как поглощение и переизлучение света определенных длин волн, процесс, называемый флуоресценцией. Поскольку эти флуоресцентные наноалмазы яркие, стабильные и безвредные для живых тканей, а также могут работать при комнатной температуре, исследователи изучают возможность их использования в биологической визуализации и зондировании. Но края вокруг частиц имеют тенденцию быть шероховатыми и могут привести к тому, что наноалмазы застрянут внутри клеточных мембран.Ранее другие исследователи решали эту проблему, покрывая частицы липидами, классом молекул, содержащимся в жирах и восках.
Однако, согласно новому исследованию, лучшим решением является покрытие наноалмазов шелком, который является прозрачным, гибким, совместимым с биологической тканью и биоразлагаемым, чтобы не оставлять никаких вредных побочных продуктов внутри тела.Когда исследователи протестировали свой новый гибридный материал, они обнаружили, что шелк остается прозрачным, что означает, что он не блокирует свечение наноалмазов. Они также обнаружили, что шелк не только сохраняет оптические свойства наноалмазов, но и увеличивает их яркость в два-четыре раза. Наконец, новый материал, по-видимому, безопасен для использования в организме: он не оставил повреждающих эффектов даже после двух недель имплантации в живую ткань, что позволяет предположить, что он нетоксичен и не вызывает воспаления, говорят исследователи.
В будущем команда предполагает создание ряда структур наноалмаз-шелк, которые могут помочь исследователям улучшить методы борьбы с инфекциями в определенных областях тела. Тонкая пленка нового вещества, несущего лекарства, может быть имплантирована непосредственно в инфицированную область, что минимизирует воздействие лекарств на пациента.
Шелк также может разлагаться с определенной скоростью, что позволит клиницистам контролировать высвобождение лекарств.