Un equipo de investigación internacional ha estudiado un nuevo sistema de visualización de células y administración de fármacos basado en nanopartículas recubiertas con moléculas de colorante luminiscentes. El material de la partícula y la distancia entre el tinte y la superficie de la partícula afectan la intensidad de la señal luminiscente. Las nanopartículas de silicio recubiertas con moléculas de tinte son más eficientes que las partículas similares hechas de oro. Gracias a su biocompatibilidad, Las partículas de silicio se pueden utilizar para la visualización celular y la administración de fármacos. La investigación fue publicada en Informes científicos .
Los tintes luminiscentes se utilizan ampliamente en la investigación biológica y médica debido a su alta sensibilidad y baja toxicidad. Las nanopartículas utilizadas para la administración de fármacos a menudo se recubren con tales tintes. Esto permite a los científicos rastrear su camino en el espacio intracelular. La intensidad de la señal luminiscente depende del material de la partícula y de la distancia entre el tinte y la superficie de la partícula. Científicos de la Facultad de Física e Ingeniería de ITMO junto con colegas de Alemania y Suecia han estudiado varias configuraciones de varias nanopartículas recubiertas con moléculas de colorante luminiscentes e identificado las más eficientes.
Los científicos sintetizaron y estudiaron tres tipos de nanopartículas. Se utilizaron partículas de vanadato de itrio no resonantes (YVO4) como muestra de control. Tales partículas no afectan la intensidad de las moléculas de colorante. Se compararon partículas de oro y silicio del mismo tamaño recubiertas con moléculas de colorante colocadas a diferentes distancias de la superficie con la muestra de control.
El modelado y los experimentos han demostrado que la unión del tinte a las partículas de silicio puede mejorar la fotoluminiscencia del tinte hasta tres veces en comparación con las partículas de oro. "Tal mejora se debe a las resonancias de Mie en las partículas de silicio. Es importante tener en cuenta que las longitudes de onda resonantes dependen del tamaño de las partículas. Debido al alto índice de refracción, la resonancia Mie de partículas esféricas de silicio de unos cien nanómetros de tamaño se extiende a la parte visible del espectro. Por lo tanto, Las partículas de silicio resonantes nos permiten acelerar la emisión espontánea y amplificar la señal del tinte en la superficie. "dice Sergei Makarov, jefe del Laboratorio de Nanofotónica y Optoelectrónica Híbridas de ITMO.
La señal de luminiscencia decae en la superficie de la partícula de oro. Es por eso que el tinte debe colocarse a una distancia de tales partículas. Para hacerlo los científicos tienen que utilizar métodos químicos, que puede ser complejo y costoso. Estos pasos adicionales pueden evitarse utilizando partículas de silicio que amplifican la señal luminiscente directamente en la superficie. Además, La investigación ha demostrado que las células cancerosas pueden absorber partículas de silicio recubiertas de moléculas luminiscentes.
"Creemos que el silicio es un material muy prometedor, especialmente para biomedicina. El estudio de los métodos de administración de fármacos y bioimagen es un campo de muy rápido desarrollo en la Universidad ITMO. Por ejemplo, Actualmente estamos trabajando en un sistema de suministro basado en partículas huecas de sílice. Gracias al equipo de científicos de la Facultad de Física e Ingeniería, nuestra Universidad está ganando reconocimiento gradualmente en el campo de la óptica y los sistemas de administración de fármacos, "dice Mikhail Zyuzin, investigador asociado de la Facultad de Física e Ingeniería. En el futuro, Estos sistemas pueden usarse no solo para visualizar estructuras intracelulares, sino también para entregar diversas sustancias, desde fármacos hasta agentes genéticos, a las celdas.
