Российские ученые совместно с коллегами из США разработали самый маленький лазер в мире – спазер, который позволяет более точно диагностировать рак, а затем поможет и в его лечении. Об этом сообщает издание Сибирского отделения РАН «Наука в Сибири». Результаты работы опубликованы в престижном научном журнале в Nature Communications.
Исследователи из Арканзасского университета медицинских наук (США), Института автоматики и электрометрии и Института неорганической химии им.А.В.Николаева (оба — Новосибирск) и Университета штата Джорджия (США) разработали самый маленький 22-нанометровый спазер.
Эти нанолазеры найдут применение в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Они способны генерировать когерентное оптическое излучение непосредственно внутри живых клеток и тканей организма.
«Его предлагается использовать в качестве сверхъяркого водорастворимого биологически совместимого зонда», — говорится в сообщении.
В состав нанолазера входит резонатор, представляющий собой частицу золота, и специальная оболочка, заполненная красителем. К оболочке «пришивается» фолиевая кислота, и спазер приобретает молекулярную адресность для раковых клеток и не взаимодействует со здоровыми.
Ученые отмечают, что приборы поодиночке вводятся в организм, после они скапливаются на границе мембраны раковой клетки, а затем проникают в цитоплазму. Там они нагреваются, и их становится легко визуализировать с помощью различных оптических методов.
«Мы продемонстрировали режим генерации, связанный с формированием вокруг этого спазера динамического нанопузырька, что приводит к гигантскому лазерному эффекту с интенсивностью излучения в 100 раз большей и спектральной шириной раз в 30 уже, чем для квантовых точек», — цитирует издание слова заведующего лабораторией физики лазеров Института автоматики и электрометрии Александра Плеханова.
Отмечается, что спазеры могут не только визуализировать раковые клетки, но и убивать их.
«При значительном превышении порога генерации излучения, за счет того, что металлическая сердцевина поглощает его, вокруг плазмона образуется нанопузырек пара, который и разрушает опасную клетку — сначала цитоплазму, потом мембрану. Причем всё это работает при энергиях даже ниже, чем требуется по стандартам лазерной безопасности», — говорится в сообщении.
При этом подчеркивается, что на здоровую клетку приборы не дают реакцию.
Диагностический потенциал спазеров продемонстрирован и в опытах с раствором раковых клеток, и в экспериментах на мышах — отмеченные раковые клетки в токах крови и лимфы отлично видны через живую ткань.
В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы сделать спазер, который работал бы в инфракрасной области.