Stworzyliśmy świecące nanocząstki. Zobaczą to, czego nie widać
Polacy stworzyli nanocząstki, które świecą w podczerwieni i mogą śledzić drogę leków w ciele. To może być przełom w bioobrazowaniu.
Nowa generacja bioznaczników może odmienić sposób, w jaki obserwujemy zachowanie leków w organizmie. Polscy fizycy opracowali nanocząstki, które dosłownie jarzą się po podświetleniu i świecą w podczerwieni. W testach okazały się nie tylko skuteczne, ale i bezpieczne dla białek krwi.
Przełom z Wrocławia. Nanocząstki, które świecą po ciemku
Zespół naukowców z Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu, we współpracy z badaczami z Francji i Belgii, opracował świecące nanocząstki ZnGa2O4 domieszkowane chromem (ZGO:Cr3+), które mogą stać się nowym standardem w bioobrazowaniu. Te mikroskopijne cząstki ładują się światłem, a następnie jarzą się w podczerwieni długo po jego wyłączeniu. Wszystko dzięki zjawisku tzw. luminescencji z opóźnieniem (PersL). Pozwala to na obrazowanie próbek już bez tła świetlnego pochodzącego z tkanek.
Światło w zakresie 700-950 nm, zwane też oknem biologicznym, znacznie łatwiej przenika przez ciało, dlatego właśnie takie emisje są szczególnie pożądane w diagnostyce. Dzięki temu obrazy uzyskane za pomocą takich nanocząstek mogą być wyraźniejsze i bardziej kontrastowe, niż w przypadku dotychczas stosowanych znaczników.
Co potrafią i jak działają?
Testowane przez polski zespół nanocząstki mają zaledwie 10-20 nanometrów średnicy, a mimo mikroskopijnych rozmiarów imponują właściwościami. Świecą dzięki domieszce chromu, a po odpowiednim wypaleniu emitują światło w wąskich liniach (685, 694 i 707 nm), co znacznie poprawia czystość sygnału. Jednocześnie są chemicznie stabilne i odporne na środowisko wodne oraz kontakt z białkami, co wykazano w testach z albuminą, czyli głównym białkiem osocza.
W eksperymentach sprawdzano 3 wersje cząstek: świeżo po syntezie, wypalone oraz otoczone płaszczem z kwasu oleinowego. To ostatnie rozwiązanie poprawia rozproszenie w wodzie, ale wpływa na kształt białek, nieco je rozfałdowując. Z kolei wypalona wersja, choć mniej stabilna w zawiesinie, zachowuje łagodniejszy wpływ na białka.
Zastosowania? Od leków po diagnostykę nowotworów
Takie cząstki mogą być przełomowe w śledzeniu drogi leków – zarówno w badaniach przedklinicznych, jak i potencjalnie w medycynie spersonalizowanej. Możliwość uzyskania wyraźnych obrazów przy minimalnym tle świetlnym oznacza dokładniejsze wykrywanie zmian w tkankach, znacznie szybsze planowanie zabiegów i wyższą skuteczność terapii.
Przeczytaj także:
Choć na razie badania prowadzone są w warunkach laboratoryjnych, ich wyniki dają solidne podstawy do dalszych testów w bardziej złożonych środowiskach biologicznych. Jak czytamy na łamach Nauka w Polsce, kolejne kroki to ocena zachowania cząstek w surowicy, badania w żywych organizmach i dopracowanie powłok, które nie zaburzą struktury białek.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: Indypendenz / Shutterstock
