С наступлением эры нанотехнологий диагностика кровеносной системы может претерпеть изменения. Это связано, в первую очередь, с появлением новых методов мониторинга состояния кровеносных сосудов. Недавно ученым из университета Пэрдью удалось использовать короткие отрезки нанопроводников (наноштыри) в лазерном сканировании кровеносных сосудов.

Преимущество в использовании наноматериалов состоит в повышении их яркости при освещении ткани лазером. Так, наноштыри в 60 раз ярче флуоресцентных родаминовых меток, используемых сейчас в диагностике, а их малые размеры (60 нанометров в длину, 20 нанометров в ширину, что в 200 раз меньше, чем красная кровяная клетка эритроцит) позволяют достичь высокого разрешения сканирования. С их помощью можно будет изучать отдельные клетки, не говоря уже о сосудах.

Как говорит один из ученых, Джи-Шин, новый метод диагностики поможет обнаружить рак на ранней стадии развития. «Одно из существенных затруднений в световой диагностике — то, что свет плохо проходит через ткани, — объясняет профессор химии Александр Веи. — Но если использовать ближний инфракрасный спектр излучения в качестве диагностического средства, то это позволяет довольно хорошо исследовать ткани и кровеносные сосуды».

Диагностика с помощью наноштырей

А золотые наноштыри идеально подходят для данного спектра излучения в качестве мониторинговых агентов. Их появление позволяет использовать технику, называемую двухфотонной флуоресценцией. Ее суть сводится к тому, что на наноштырь при диагностике попадает два фотона, что существенно увеличивает контраст изображения и его яркость. По словам ученых, благодаря этому эффекту они могут использовать нелинейную оптику для улучшения качества изображения.

В лабораторных тестах исследователи внедрили наноштыри в кровеносную систему мыши и наблюдали структуру ее кровеносных сосудов, расположенных в тканях уха. Как оказалось, наноматериалы в 58 раз превышают по свечению родаминовые метки, тоже использующие технику двухфотонной флуоресценции.

Диагностика мыши закончилась уже через полчаса — наноштыри были выведены из крови почками. Как говорит Александр, такую же технику диагностики можно использовать при нахождении раковых опухолей. При этом диагностика будет точной и быстрой и не причинит вреда организму человека.

Работа ученых поддержана Национальным институтом здравоохранения США и Наноцентром Бёрка.