Un grupo de investigadores rusos y franceses, con la participación de científicos de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, ha sintetizado nanopartículas de silicio ultrapuro que exhiben fotoluminiscencia eficiente, emisión de luz secundaria después de la fotoexcitación. Estas partículas penetraron fácilmente en las células cancerosas para su uso como marcadores luminiscentes en el diagnóstico y tratamiento precoces del cáncer. El estudio fue publicado en la revista Informes científicos .

Según el coautor Victor Timoshenko, intentos anteriores en otros laboratorios no tuvieron éxito, principalmente porque las nanopartículas fueron sintetizadas por reacciones químicas en soluciones ácidas. "Las partículas obtenidas no eran lo suficientemente puras, ", dice." Los subproductos de las reacciones químicas los hacían tóxicos. Es más, estas nanopartículas tenían una forma, que estaba lejos de una esfera, y no contribuye a la aparición de fotoluminiscencia. Estos dos inconvenientes restringieron severamente sus aplicaciones ".

Para abordar estas deficiencias, los investigadores utilizaron un método diferente, la llamada ablación láser, que expulsa átomos del objetivo con un rayo láser, de modo que los átomos desgarrados forman un nanocristal. El problema era que los átomos desgarrados en este caso a menudo no se combinaban con partículas, pero con algunas capas arbitrarias, e incluso si se obtuvieron las nanopartículas, no eran fotoluminiscentes. O las nanopartículas eran demasiado grandes, o se enfriaron demasiado rápido y no tuvieron tiempo de formar nanocristales de alta calidad. Por lo tanto, fue necesario calentarlos por un corto tiempo para favorecer la cristalización.

"Para ese propósito, decidimos usar corto, pulsos de láser de alta intensidad, "Dice el profesor Timoshenko." No solo expulsaron los átomos de silicio del objetivo, pero además los ionizó. Los electrones emitidos llevaron a la ionización de los átomos de helio que componen la atmósfera en la que se producía. En nanosegundos, El plasma láser formó las condiciones que permitieron que los átomos se sinterizaran en nanocristales esféricos. Estas perlas que caen sobre la superficie se agregan como una capa esponjosa, que posteriormente podría dispersarse en agua ".

Estas nanopartículas esféricas tenían el tamaño adecuado, de dos a cuatro nanómetros de diámetro, que proporcionó una fotoluminiscencia eficiente en la que cada fotón que caía se equilibraba con uno expulsado. A diferencia de las nanopartículas obtenidas por grabado químico, no requerían aditivos tóxicos. Y más importante, como lo demuestran los experimentos biológicos, podrían penetrar fácilmente en las células. Es más, las nanoesferas penetraron en las células cancerosas con mucha más facilidad que las sanas. Esto se debe a que las células cancerosas siempre están listas para dividirse, y así absorber todo para producir células hijas. Según Victor Timoshenko, dependiendo del tipo de células, Las células cancerosas generalmente absorben nanopartículas de un 20 a un 30 por ciento más eficientemente que las sanas. que forma una base para el diagnóstico de cáncer en etapa temprana.

"Nuestro principal logro fue producir las nanopartículas y establecer que penetran fácilmente en las células cancerosas, ", Dijo Victor Timoshenko." El problema del diagnóstico es una tarea separada, que fue resuelto simultáneamente por biólogos, con nuestra participación. Usted puede, por ejemplo, reemplazar el análisis de biopsia, una prueba de 'sí-no' bastante larga y poco confiable, en su lugar, detecta si una nanopartícula penetró o no en una muestra de tejido. También existen métodos de diagnóstico no invasivos. La luz fotoluminiscente emitida por las nanopartículas en este caso es difícil de usar, pero pueden activarse por otros medios, por ejemplo, ondas electromagnéticas de ultrasonido o radiofrecuencia ".

La principal ventaja de las nanopartículas es que son completamente atóxicas y se excretan fácilmente. También pueden unirse a sustancias o biomoléculas específicas (p. Ej., anticuerpos), permitiendo a los médicos dirigirlos hacia las células cancerosas y, por lo tanto, aumentar la eficiencia del diagnóstico. Según Victor Timoshenko, En el futuro, estas nanopartículas también podrían unirse a medicamentos que no solo detectarán el cáncer, pero también realizan quimioterapia local o radioterapia a nivel celular.