Plasmoniske nanocrosser, der varmer op, når de belyses, kan bruges til at dræbe kræft

Plasmoniske nanopartikler er ekstremt følsomme over for lys, og selv den mindste mængde kan få disse partikler til at varme op. Forskere forsøger nu at bruge plasmoniske nanopartikler i kræftterapi, hvorved lysenergi omdannes til varme for at dræbe kræftceller. Fordelen ved en sådan behandling er, at den ikke forårsager bivirkninger, der er almindelige for kemoterapi. Mingyong Han ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering og kolleger har nu udviklet guldplasmoniske nanocrosser, der er særligt velegnede til at eliminere kræftceller i kræftterapi. Holdet demonstrerede nytten af ​​disse nanocrosser ved at bruge dem til at dræbe humane lungekræftceller.

Generelt, metalliske nanostrukturer har en særlig frekvens, ved hvilken lys ophidser elektroner tæt på deres overflade. Den kollektive bevægelse af elektroner, eller resonans, i metallet er det, der omdanner lysenergien til varme. Bølgelængden, ved hvilken resonansen forekommer, er stærkt afhængig af nanostrukturenes størrelse og form.

Til biomedicinske anvendelser, nanostrukturer skal være effektive, uanset hvilken retning de belyses fra. Desuden, nanostrukturer bør være effektive til at absorbere nær- til mellem-infrarøde bølgelængder, fordi væv er gennemsigtigt for lyset i disse bølgelængder.

Baseret på disse krav, forskerne besluttede at lave guld -nanocrosser (se billede). Ved normal syntese, imidlertid, guld ville normalt vokse i form af nanoroderne. At fremstille nanocrosser, forskerne tilføjede kobberioner til vækstopløsningen. Indarbejdelsen af ​​små mængder kobber forårsagede en sammenkobling af guldets krystalstruktur, hvilket igen førte til væksten af ​​sidearme fra krystalfacetterne. ”Den unikke krydsformede guldstruktur gør det muligt for multi-directional excitation at opnå en stærk plasmonisk resonans i nær- og mellem-infrarød region. Dette sænker kraftigt den lasereffekt, der kræves til fototermisk kræftbehandling i forhold til nanoroder, ”Siger Han.

Forskerne testede deres guld -nanocrossers ydeevne ved at ændre deres overflader og binde dem til humane lungekræftceller. Ved bestråling med nær-infrarødt laserlys med relativt beskedne kræfter på 4,2 W/cm ² i 30 sekunder, alle kræftceller blev dræbt. Forskerne planlægger nu at teste effektiviteten af ​​guld -nanocrosserne på dyremodeller i fremtidige forsøg.

Andre anvendelser af guld -nanocrosserne er også mulige, herunder fototermisk billeddannelse, hvor små mængder lys omdannes til lokal varme, eller sterilisering af overflader. "I vores nuværende forskning, vi studerer guld nanocrosser til fototermisk destruktion af superbugs på biofilm, ”Siger Han.