Методика доставки в живые клетки небольших молекул, белков и ДНК с помощью наночастиц, разогреваемых лазерным излучением, прошла успешную экспериментальную проверку в Технологическом институте Джорджии (США).
Известные способы введения ДНК и РНК — использование электрических полей и ультразвука для «вскрытия» мембран клеток или применение вирусов в качестве средства доставки — не слишком эффективны и небезопасны. «Наша методика, конечно, ещё очень далека от практической медицины, но мы надеемся на то, что она позволит решить упомянутые проблемы», — говорит один из авторов работы Марк Просниц (Mark Prausnitz).
Учёные помещали наночастицы размером около 25 нм, выполненные из технического углерода, в жидкость, содержащую те вещества, которые необходимо доставить в клетки. Затем эти частицы разогревались фемтосекундными импульсами лазерного излучения ближнего ИК-диапазона, в результате чего нагревалась и жидкость. Образующийся пар взаимодействовал с наночастицами с выделением водорода и окиси углерода, и пузырьки газа постепенно увеличивались в размерах. При выключении лазера пузырьки «лопались», что создавало ударную волну, которая проделывала отверстия в мембранах близлежащих клеток. Содержащиеся в жидкости вещества устремлялись внутрь, а отверстия через некоторое время закрывались, сохраняя жизнеспособность клеток.
Эффективность методики была продемонстрирована на примере человеческих клеток рака предстательной железы и мышиных клеток глиосаркомы. Роль лечебных средств сыграли кальцеин (флуоресцентный краситель), бычий сывороточный альбумин (белок плазмы крови крупного рогатого скота) и плазмидная ДНК. Если молекулы попадали в жидкость через секунду после выключения лазера, клетки их практически не принимали; это доказывает, что целостность мембран восстанавливается очень быстро.
Замена материала, из которого изготавливаются наночастицы, на золото резко снизила эффективность процедуры — следовательно, ключевым этапом процесса является именно взаимодействие пара с углеродом. Столь же плохие результаты дала замена наночастиц на менее химически активные углеродные нанотрубки.
В будущем авторы планируют несколько модифицировать методику — избавиться от необходимости использования дорогостоящего фемтосекундного лазера. Им также предстоит подумать над тем, как минимизировать количество наночастиц, остающихся в жидкости после завершения процесса.