Дослідники з Інституту фізичної хімії та електрохімії ім.О.М. Фрумкіна РАН синтезували наночастинки, за допомогою яких можна лікувати рак.
Ядро композитних наночастинок діелектричне. Воно може складатися з оксиду кремнію (кремнезему) або полістирольного латексу. Оболонка ж - металева, з золота або срібла. Такі наноструктри цікаві своїми незвичайними оптичними плазмонними властивостями.
Явище плазмонного резонансу було відкрито в 1980-ті роки в Каліфорнійському технологічному інституті (США) в групі під керівництвом Г. Етуотера (Harry A. Atwater). Суть явища - виникнення резонансної взаємодії між світловими хвилями, спрямованими на поверхню розділу між металом і діелектриком, і осцилюючими (під дією світла) електронами на поверхні металу. Тобто поверхневі електрони починають коливатися в такт з коливаннями електромагнітного випромінювання (світла), в результаті чого виникають поверхневі плазмони - хвилі щільності електронів.
Зміна співвідношення розміру сферичного діелектрика та товщини золотого (срібного) шару дозволяє змінювати довжину хвилі резонансного поглинання енергії. Таким чином, можна отримувати наносфери, вибірково поглинаючі хвилі різної довжини - від синього краю видимого світла до 1000 нм (ближньої інфрачервоної області).
Здатність композитних наночастинок до виборчого поглинання світлових хвиль дозволяє, зокрема, використовувати їх для лікування пухлин. У злоякісну новоутворення можна вводити плазмонні частинки - або з кровотоком, або за допомогою антитіл, потім у місце локалізації пухлини через шкіру направляють промінь інфрачервоного лазера. Резонансне поглинання енергії ВК-променя наносферами розігріває новоутворення так, що ракові клітини гинуть, при цьому здорова тканина залишається недоторканою.
Перед дослідниками з Інституту фізичної хімії та електрохімії РАН стояло завдання отримання наночастинок зі срібною або золотою оболонкою, максимум плазмонного поглинання яких лежить в інфрачервоному діапазоні 700-1000 нм.
Конструювання таких наночастинок дослідники здійснювали в три етапи. Спочатку вони синтезували діелектричні ядра діаметром 90-450 нм з кремнезему. Потім осаджували на них затравочні наночастинки срібла або золота, і, нарешті, вирощували суцільний шар благородного металу заданої товщини. Вченим вдалося відпрацювати методики першого і другого етапів конструювання плазмонних частинок, крім того, вони випробували новий спосіб укрупнення затравних частинок срібла на поверхні діелектричних ядер, в результаті чого була отримана «майже суцільна» оболонка заданої товщини. Як показали спектральні дослідження, отримані наносистеми мають вельми інтенсивний пік плазмонного поглинання в ВК-області. Тепер вченим належить «довести до розуму» третій етап конструювання плазмонних наноструктур.
На фото: Затравні частинки металу на поверхні діелектричних ядер.