​Группа американских и российских ученых создала мельчайшие плазмонные нанолазеры (спазеры), которые найдут применение в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в Nature Communications. 

Исследователи из Арканзасского университета медицинских наук (США), Института автоматики и электрометрии СО РАН, Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН и Университета штата Джорджия (США) разработали самый маленький 22-нанометровый спазер, способный генерировать когерентное оптическое излучение непосредственно внутри живых клеток и тканей организма. Его предлагается использовать в качестве сверхъяркого водорастворимого биологически совместимого зонда.

Этот плазмонный нанолазер складывается из нескольких составляющих: резонатора, представляющего собой частицу золота, которая поддерживает плазмонный резонанс, и изоионной изопористой оболочки, заполненной красителем (в данном случае - уранином, он излучает в области 520 - 530 нанометров, что совпадает с плазмонным резонансом золотой наночастицы, хорошо растворим в воде и физиологическом растворе, благодаря чему широко используется в медицине). К оболочке "пришивается" фолиевая кислота - таким образом спазер приобретает молекулярную адресность для раковых клеток и не взаимодействует со здоровыми.

Когда эти плазменные нанолазеры вводятся в организм, сначала они поодиночке или небольшими группами скапливаются на границе мембраны раковой клетки. А затем, после десятиминутной выдержки, проникают в цитоплазму. При этом они нагреваются, и их становится легко визуализировать с помощью различных оптических методов.

"Мы продемонстрировали режим генерации, связанный с формированием вокруг этого спазера динамического нанопузырька, что приводит к гигантскому лазерному эффекту с интенсивностью излучения в 100 раз большей и спектральной шириной раз в 30 уже, чем для квантовых точек", - говорит заведующий лабораторией физики лазеров Института автоматики и электрометрии СО РАН доктор физико-математических наук Александр Иванович Плеханов.

Спазеры могут не только визуализировать раковые клетки, но и убивать их. При значительном превышении порога генерации излучения, за счет того, что металлическая сердцевина поглощает его, вокруг плазмона образуется нанопузырек пара, который и разрушает опасную клетку - сначала цитоплазму, потом мембрану. Причем все это работает при энергиях даже ниже, чем требуется по стандартам лазерной безопасности.

"Мы изучили цитотоксичность наших спазеров на растворе с клетками рака молочной железы и выяснили: их содержание вплоть до 10 миллиграммов на миллилитр раствора (для достижения терапевтического эффекта необходимо гораздо меньше) не является опасным, - комментирует исследователь. - То есть, когда спазеры заходят в раковую клетку, они ее не убивают. Но если воздействовать лазерным излучением, то она гибнет - из-за того, что образующаяся конструкция разрывает раковую клетку изнутри. В то же время они не реагируют на нормальную клетку, независимо от того, есть там лазерное излучение или нет".

Диагностический потенциал спазеров продемонстрирован и в опытах с раствором раковых клеток, и в экспериментах на мышах - отмеченные раковые клетки в токах крови и лимфы отлично видны через живую ткань.

"Таким образом, мы продемонстрировали универсальные функциональные возможности спазеров в различных биологических условиях (клеточные цитоплазмы, пробирки, ткани мышей в естественных условиях) и установили, что спазеры могут служить в качестве малотоксичных зондов с молекулярной специфичностью и высокой спектральной яркостью, которой невозможно достичь с помощью квантовых точек. Удалось показать эффективность плазмонных нанолазеров как фототепловых и фотоакустических контрастных средств диагностики и терапии", - говорит Александр Плеханов.

Сейчас исследователи работают над тем, чтобы сделать спазер, который работал бы в инфракрасной области. Тогда станет возможным улучшить некоторые показатели, например такие, как прозрачность тканей.

Источники

Сибирские ученые участвуют в разработке нанолазеров
Infopro54.ru, 09/06/2017
При участии сибирских ученых разработаны самые маленькие в мире лазеры, эффективные против рака
Наука в Сибири (sbras.info), 09/06/2017
Способ лечения рака нанолазерами разработала группа американских и российских ученых
InformBURO (informburo.kz), 09/06/2017
При участии ученых из Академгородка разработаны уникальные противораковые лазеры
Академия новостей (academ.info), 09/06/2017
Ученые из РФ и США создали спазер для диагностики и лечения онкологических заболеваний
Rsute.ru, 09/06/2017
Ученые разработали мини-лазеры для диагностики и лечения рака
Новости@Rambler.ru, 09/06/2017
При участии сибирских ученых разработаны самые маленькие в мире лазеры, эффективные против рака
Институт автоматики и электрометрии (iae.nsk.su), 09/06/2017
Ученые разработали мини-лазеры для диагностики и лечения рака
ИА Regnum, 09/06/2017
Новосибирские ученые создали спазеры-смертники для атак на рак
Сиб.фм (sib.fm), 09/06/2017
Ученые разработали самые маленькие в мире лазеры для диагностики и лечения рака
Atameken Business Channel (abctv.kz), 09/06/2017
Сибирские ученые и их коллеги из США создали мини-лазеры для лечения рака
Монависта (krasnoyarsk.monavista.ru), 09/06/2017
Сибирские ученые помогли коллегам из США разработать нанолазеры, способные лечить рак
События дня (inforu.news), 09/06/2017
При участии сибирских ученых созданы нанолазеры для лечения и диагностики рака
Sibmeda.ru, 09/06/2017
Ученые разработали мини-лазеры для диагностики и лечения рака
Vestisibiri.ru, 09/06/2017
Сибирские ученые совместно с американцами создали противораковый лазер
Российская газета (rg.ru), 09/06/2017
Российские ученые создали нанолазеры для лечения рака
Новости@Rambler.ru, 09/06/2017
Ученые России и США создали эффективный против рака нанолазер
РИА АМИ (riaami.ru), 09/06/2017
Способ лечения рака нанолазерами разработала группа американских и российских ученых
ПолитВести (politvesti.com), 09/06/2017
Ученые разработали нанолазер для диагностики и лечения рака
Йополис # Йод (yodnews.ru), 09/06/2017
Сибирские ученые помогли коллегам из США разработать нанолазеры, способные лечить рак
Новости@Rambler.ru, 09/06/2017
Сибирские ученые помогли коллегам из США разработать нанолазеры, способные лечить рак
ТАСС, 09/06/2017
Новосибирские ученые вместе с американцами создали нанолазеры для лечения и диагностики рака
Соль (salt.zone), 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры научили убивать раковые клетки
Индикатор (indicator.ru), 09/06/2017
Ученые разработали самые маленькие в мире лазеры для борьбы с раком
Tengrinews.kz, 09/06/2017
Ученые разработали самые маленькие в мире лазеры для борьбы с раком
Allinfo.kz, 09/06/2017
Ученые создали нанолазеры для лечения онкологических заболеваний
Vestisibiri.ru, 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры могут уничтожать раковые клетки
Planet-today.ru, 09/06/2017
Разработаны самые маленькие в мире лазеры, эффективные против рака
Вести.ru, 09/06/2017
"Разработаны самые маленькие в мире лазеры, эффективные против рака"
Ivest.kz, 09/06/2017
Ученые создали нанолазеры для лечения онкологических заболеваний
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 09/06/2017
При участии сибирских ученых разработаны самые маленькие в мире лазеры, эффективные против рака
livejournal.com, 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры для лечения рака
Equipnet.ru, 09/06/2017
Сибирские ученые и их коллеги из США создали мини-лазеры для лечения рака
Top100News (cmk1.ru), 09/06/2017
Ученые создали нанолазеры для лечения онкологических заболеваний
VSE42 (vse42.ru), 09/06/2017
Лазеры научили убивать раковые клетки
Wi-fi.ru, 09/06/2017
При участии сибирских ученых созданы самые маленькие в мире лазеры - эффективные против рака
Vestisibiri.ru, 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры научили убивать раковые клетки
Новости@Rambler.ru, 09/06/2017
Сибирские ученые помогли коллегам из США разработать нанолазеры, способные лечить рак
РИА Стандарты и качество (ria-stk.ru), 09/06/2017
При участии сибирских ученых созданы самые маленькие в мире лазеры - эффективные против рака
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 09/06/2017
Российские ученые создали нанолазеры для лечения рака
ТК Звезда (tvzvezda.ru), 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры против рака: новое изобретение
Pcnews.ru, 09/06/2017
Российские ученые создали нанолазеры для лечения рака
Postsovet.ru, 09/06/2017
Способ лечения рака нанолазерами разработала группа американских и российских ученых
Алтынорда (altyn-orda.kz), 09/06/2017
Ученые разработали мини-лазеры для диагностики и лечения рака
Сибирское агентство новостей (nsk.sibnovosti.ru), 09/06/2017
Мини-лазеры для лечения рака создали сибирские ученые и их коллеги из США.
123ru.net, 09/06/2017
Мини-лазеры для лечения рака создали сибирские ученые и их коллеги из США
Заполярная правда (gazetazp.ru), 09/06/2017
Американские и новосибирские ученые разработали самые маленькие в мире лазеры для диагностики и лечения рака
Новосибирские новости (nscn.ru), 09/06/2017
Сибирские ученые и их коллеги из США создали мини-лазеры для лечения рака
НИА Красноярск (24rus.ru), 09/06/2017
Сибирские ученые и их коллеги из США создали мини-лазеры для лечения рака
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 09/06/2017
Новосибирские ученые создали спазеры-смертники для атак на рак
Gorodskoyportal.ru/novosibirsk, 09/06/2017
Американские и новосибирские ученые разработали самые маленькие в мире лазеры для диагностики и лечения рака
Экспресс К.kz, 09/06/2017
Сибирские ученые помогли коллегам из США разработать нанолазеры, способные лечить рак
NewsRbk.ru, 09/06/2017
Сибирские ученые разработали мини-лазеры для диагностики и лечения рака
Красноярский медицинский портал (krasgmu.net), 10/06/2017
Ученые из РФ и США создали спазер для диагностики и лечения онкологии
Krasnews.com, 10/06/2017
Сибирские ученые создали противораковый лазер
Новосибирские новости (nscn.ru), 10/06/2017
Ученые Российской Федерации и США создали результативный против рака нанолазер
РЫБИНСКonLine (ryb.ru), 09/06/2017
Русские ученые создали нанолазеры для лечения рака
Твой город Псков (tvoygorodpskov.ru), 09/06/2017
Ученые разработали самые маленькие в мире лазеры для борьбы с раком
Gursesintour.com, 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры научили убивать раковые клетки
Nanonewsnet.ru, 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры могут уничтожать раковые клетки
Rusbenelux.com, 09/06/2017
Разработаны самые маленькие в мире лазеры, эффективные против рака
Kaliningrad-life.ru, 09/06/2017
Сибирские ученые совместно с коллегами из США разработали нанолазеры, способные лечить рак
Такие дела (takiedela.ru), 09/06/2017
Ученые разработали самые маленькие в мире лазеры для борьбы с раком
Магнолия (magnolia.kz), 09/06/2017
Мини-лазеры для лечения рака создали сибирские ученые и их коллеги из США.
Монависта (norilsk.monavista.ru), 10/06/2017
Ученые разработали мини-лазеры для диагностики и лечения рака‍
NevaInfo.Ru, 09/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры могут уничтожать раковые клетки
NewsCom (newscom.md), 10/06/2017
Разработан микролазер, уничтожающий раковые клетки изнутри - новейшее изобретение
103.by, 12/06/2017
При участии сибирских ученых разработаны противораковые нанолазеры
Навигатор (navigato.ru), 13/06/2017
Сибирские ученые создали противораковый лазер
Tabletka.tomsk.ru, 14/06/2017
УЧЁНЫЕ - ПРОТИВ РАКА
Аргументы и Факты # Новосибирск, 14/06/2017
Самые маленькие в мире лазеры против рака: новое изобретение
Cont.ws, 14/06/2017
Для выявления и лечения рака
Навигатор (navigato.ru), 28/06/2017
Ученые России и США создали эффективный против рака нанолазер
МГУУ Правительства Москвы (mguu.ru), 04/07/2017

Похожие новости

  • 03/08/2017

    Сибирские ученые увеличат силу воздействия лекарств

    Каждый астматик знает: самый простой способ купировать приступ — использовать ингалятор. Однако у дозирующего аэрозольного ингалятора доля лекарства, попадающего в легкие, составляет около 20 % — получается, остальные 80 % теряются на пути к цели.
    98
  • 16/08/2017

    Новосибирские ученые разрабатывают новый способ лечения рака

    Исследователи из новосибирского Академгородка совместно с американскими коллегами разработали новый перспективный метод диагностики и терапии раковых опухолей. Сегодня одним из наиболее эффективных методов лечения онкобольных является бор-нейтрон захватная терапия.
    81
  • 26/10/2016

    Сибирские и китайские учёные обнаружили сильную фотолюминесценцию в «дефектном» графене

    ​Специалисты из Новосибирского государственного университета, Института неорганической химии СО РАН и Пекинского университета химических технологий исследовали свойства модифицированного графита — перфорированного окисленного графена.
    747
  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    77
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    866
  • 26/09/2016

    Сибирские ученые разрабатывают новый препарат от рака на основе молибденовых кластеров

    ​Учёные из Института неорганической химии СО РАН, лаборатории полиядерных координационных соединений Новосибирского государственного университета и ряда научно-исследовательских институтов СО РАН и СО РАМН впервые доказали эффективность применения кластеров молибдена в фотодинамической терапии раковых заболеваний.
    854
  • 09/06/2016

    Надежда на прорыв: медики сотрудничают с институтами СО РАН

    Надежда на прорыв. Именно такими словами учёные Новосибирского НИИ туберкулёза Минздрава РФ охарактеризовали начало совместной работы с коллегами из институтов Сибирского отделения РАН - Институтом химической кинетики и горения, Институтом органической химии, Институтом теоретической и прикладной механики​.
    658
  • 17/10/2016

    Новосибирские учёные исследуют искусственные наночастицы

    ​Группа специалистов из лаборатории радиоуглеродных методов анализа Новосибирского государственного университета и ряда институтов СО РАН провела исследование с помощью ускорительной масс-спектрометрии, результаты которого убедительно показали — искусственные наночастицы, которых в окружающей атмосфере становится всё больше, очень плохо выводятся из организмов млекопитающих.
    820
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    1069
  • 20/03/2017

    Институт катализа СО РАН и Лицей № 130 откроют совместную химическую лабораторию

    Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Лицей № 130 имени академика М.А. Лаврентьева откроют совместную химическую лабораторию. Учащиеся смогут со школьной скамьи получить опыт работы в настоящей лаборатории под руководством научных сотрудников, решая реальные исследовательские задачи.
    382