Наночастицы пористого кремния в настоящее время являются одним из наиболее перспективных наноматериалов для целей медицины. «Действительно, ранее в наших работах уже были доказаны свойства низкой токсичности кремниевых наночастиц, возможность их использования как контейнеров для доставки лекарств, а также как сенсибилизаторов (усилителей) акустических (ультразвуковых) и электромагнитных волн терапевтических частот и мощностей. Уникальным свойством наночастиц пористого кремния, в отличие от других твердотельных наноматериалов, является их способность растворяться в живых клетках и тканях (биодеградация)» — сообщил соавтор статьи, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории цитотехнологии и Лаборатории тканевой инженерии Института Теоретической и Экспериментальной Биофизики РАН Андрей Александрович Кудрявцев.

Опубликованная в журнале “Faraday Discussions” работа посвящена исследованию возможности управления скоростью биодеградации наночастиц пористого кремния в живых клетках. Исследование является результатом сотрудничества ученых из ИТЭБ РАН с группой МГУ им. М.В. Ломоносова и коллегами из Англии.

Андрей Александрович дополнил: «по сути, пористые наночастицы состоят из кремниевых нанокристаллов малых размеров (квантовых точек) и пор, и легко могут быть получены путем измельчения пленок пористого кремния. После измельчения, наночастицы подвергались различной обработке: сушились на воздухе (AD-Si QDs) или в сверхкритических условиях в жидком CO2 (SCD-Si QDs), и затем отжигались при 600 С. Такая обработка поверхности наночастиц приводила к росту слоя оксида кремния (SiO2) на их поверхности. При этом размер квантовых точек кремния в образцах различался: 5 нм для наночастиц после сушки на воздухе, и 2 нм после сверхкритической сушки».

Сочетанием методов люминесцентной конфокальной микроскопии и микро-спектроскопии комбинационного рассеяния света была исследована скорость растворения наночастиц непосредственно в живых клетках. Показана стабильность наночастиц AD-Si QDs и быстрая полная биодеградация наночастиц SCD-Si QDs (рисунок). Учитывая, что химический состав поверхности одинаков для двух типов наноматериалов, авторы связали более быстрое растворение SCD-Si QDs с сочетанием двух морфологических факторов: больший объем и диаметр пор, которые способствуют более быстрому проникновению жидкости (лучшее «смачивание»); большая внутренняя поверхность и меньшие нанокристаллы, которые способствуют более быстрому растворению квантовых точек.

Рисунок. Микрофотография клеток 3T3NIH с введен...

Рисунок. Микрофотография клеток 3T3NIH с введенными наночастицами кремния (красные споты) после 9 и 24 часов их взаимодействия, полученная с использованием конфокального люминесцентного микроскопа. Рисунок предоставлен авторами статьи.

Полученные результаты работы могут найти применение для создания на основе пористых наночастиц кремния наноконтейнеров с контролируемым временем выгрузки лекарств.

Работа поддержана грантом РНФ № 19-72-10131.

Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru