Лазеры, которые способны уничтожать раковые клетки изнутри

Лазеры делают замечательные вещи в медицине, но их использование в борьбе с больными тканями не так широко распространено, как все ожидали десятилетия назад. Одна из проблем заключается в том, что лазеры довольно неизбирательны и традиционно имеют лучи, которые все еще слишком велики для очень тонкой работы. Исследователи из Арканзасского университета медицинских наук (США) разработали лазер настолько маленького размера, что он может встраиваться в клетку и излучать изнутри. Такая способность вырабатывать когерентный, мощный свет изнутри клетки позволяет использовать эту технологию в различных целях, включая тщательный анализ клеток на наличие заболеваний и даже селективное уничтожение опухолевых клеток без ущерба для окружающих тканей.

Информация об этой разработке была опубликована в журнале Nature Communications.

Этот лазер на самом деле является спазером*, который представляет собой плазмонный нанолазер, накапливающий энергию в так называемых поверхностных плазмонных поляритонах. Он имеет ширину всего 22 нанометра, но может генерировать свет на длинах волн, намного превышающих эту длину. В рамках исследования ученые разработали способ формирования динамических наноразмерных пузырьков пара вокруг своего спазера, что приводит к огромному увеличению интенсивности работы устройства. Он становится, по крайней мере, в сто раз интенсивнее по своим освещающим свойствам, чем квантовые точки (наночастицы), а его спектральная ширина в 30 раз меньше. Это позволяет новому спазеру убивать раковые клетки, так как его свет, образующееся тепло и сопутствующие нанопузырьки работают вместе, уничтожая выбранные живые клетки.

Исследователи уже доказали работоспособность своей концепции, выбрав в качестве цели циркулирующие опухолевые клетки и уничтожив их с помощью спазера. В будущем предполагается, что такие спазеры будут доставляться непосредственно в места опухолей, поскольку они могут быть связаны с фолиевой кислотой и другими химическими соединениями, которые, как правило, собираются в больших количествах вблизи раковых клеток. Там спазеры смогут анализировать клетки и уничтожать раковые клетки по одиночке, оставляя все остальное совершенно нетронутым.

По словам руководителя исследования доктора Владимира Жарова,

Спазеры достаточно малы, чтобы не оказывать отрицательного влияния на функции клеток, достаточно специфичны, чтобы быть нацеленными на желаемые клетки, достаточно ярки, чтобы быть обнаруживаемыми в сложных биологических условиях, и достаточно активны для получения желаемого фотомеханического терапевтического эффекта, который может убивать опухолевые клетки, даже такие как тройные отрицательные раковые клетки груди, устойчивые к обычной химиотерапии.

* Спазер — плазмонный наноисточник оптического излучения, аналогичный лазеру, в котором привычные фотоны заменяются на квазичастицы, связанные с коллективными колебаниями свободного электронного газа на границе раздела сред, а вместо резонатора используется наночастица.