Ngôi sao vàng nano của giới khoa học Nga tìm diệt tế bào ung thư

Các nhà khoa học từ Đại học Khoa học-Công nghệ Quốc gia Nga (viết tắt theo tiếng Nga là “MISiS”) và Viện Vật lý hạt nhân mang tên Sakha (Calcutta, Ấn Độ) đã thành công trong việc tổng hợp ổn định các hạt nano vàng dưới dạng ngôi sao để đấu tranh chống bệnh ung thư.

Các hạt nano không đắt tiền và không độc hại cho phép chẩn đoán hiệu quả về ung thư trong giai đoạn khởi phát và phá huỷ chính xác những tế bào bị bệnh. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Chemical Communications.

Hiện nay, vật liệu nano hiệu ứng plasmon trên cơ sở bạc và vàng được sử dụng tích cực trong y học hiện đại. Các plasmon gọi là cấu trúc nano thể hiện đặc tính quang học và vật lý lạ thường do dao động của các thành tố electron tự do bên trong. Bản thân dao động phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của hạt nano.

Những hạt nano như thế được ứng nghiệm rộng rãi trong ngành y-sinh như sử dụng trong nghiên cứu bộ gene, bộ cảm biến sinh học, phân tích miễn dịch, chụp ảnh các tế bào ung thư bằng laser, đưa thuốc đến đúng địa chỉ cần thiết, ADN và kháng nguyên gene, hình ảnh sinh học và giám sát các tế bào và mô.

Các phân tử gần bề mặt của hạt nano từ vàng tăng cường đáng kể lực tín hiệu tán xạ Raman, tức là khi phát xạ laser sẽ quan sát thấy tia sáng phản hồi. Việc sử dụng bạc trong cùng thí nghiệm như vậy cho tín hiệu Raman yếu hơn, ngoài ra, thứ kim loại này có mặt tiêu cực là độc hại. Trong khi đó hạt nano từ vàng có công năng gia tăng tín hiệu mạnh lên gấp nhiều lần và phát sáng rực rỡ khi gặp nhóm hoặc thậm chí là số lượng nhỏ các phân tử lạ, vì vậy với sự hỗ trợ của chúng có thể dùng chẩn đoán ung thư ở giai đoạn sớm nhất khi bệnh mới khởi phát.

Tuy nhiên, các hạt nano plasmon trên cơ sở vàng cũng có nhược điểm cần tính đến: khi đưa vào máu chúng bắt đầu kết dính với nhau dưới tác động của hiện tượng tập trung tích tụ natri clorua. Kết quả là, mao mạch bị tắc nghẽn và không thể chuyển tải hạt nano tới các mô bị nhiễm bệnh.

"Các chuyên viên khoa học trẻ từ Trung tâm Tiết kiệm năng lượng thuộc “MISiS” dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Dulal Senapati từ Viện Vật lý hạt nhân Ấn Độ mang tên Sakha đã đạt thành công khắc phục vấn đề mấu chốt này” - Alevtina Chernikov, Hiệu trưởng Đại học Khoa học-Công nghệ Quốc gia Nga cho biết. “Họ đã tổng hợp ổn định được hạt nano trên cơ sở vàng mà không hợp thể khi đưa vào trong máu và có hiệu năng cao trong trường quang phổ Raman”.

Việc đưa hạt nano đến khối u có thể tiến hành bằng hai phương thức. Cách thứ nhất là các hạt vàng nano từ tính được tiêm trực tiếp vào khối u, sau đó với hỗ trợ của từ trường các hạt nano vàng này sẽ quy tụ tập trung xung quanh khối u bệnh. Cách thứ hai, hạt nanô được phủ các kháng thể chuyên biệt tạo nên cặp kháng thể đặc trưng với một số loại khối u ung thư. Kết quả là các kháng thể sẽ chập vào nhau như đan lưới và hạt nano vàng bao vây khối u.

Phát hiện ý nghĩa nữa là hóa ra có lợi hơn cả khi tạo ra hạt nano theo hình ngôi sao, bởi chúng phát huy hiệu quả tốt hơn trong quá trình dùng liệu pháp điều trị quang nhiệt.

Người lãnh đạo đề án cơ sở hạ tầng của Đại học Khoa học-Công nghệ Quốc gia “MISiS” (đề án “Tính năng tiếp nhận và ứng dụng của vật liệu nano dị hướng trong việc phát hiện có chọn lọc các chỉ thị sinh học, phân tích siêu lượng và điều trị”), Giáo sư Dulal Senapati từ Viện Vật lý hạt nhân Ấn Độ mang tên Sakha giải thích: “Quá trình điều trị quang nhiệt có thể được mô tả như sau: Khi hạt nano đến được khu vực nhiễm bệnh, trên nó bắt đầu hiệu lực laser, nó hấp thụ và tích hợp ánh sáng giống như chiếc thấu kính, hướng các tế bào đến cạnh sắc của  ngôi sao. Sau đó, ánh sáng này chuyển đổi thành nhiệt lượng cao (4.500-5.000 độ C), tập trung ở những cạnh sắc của cánh sao.

Bằng dao động như vậy dòng chảy nhiệt sẽ phá vỡ màng của tế bào ung thư và triệt tiêu mà không gây ảnh hưởng phụ tiêu cực đối với các tế bào lành. Hạt nano hình sao của chúng tôi hấp thụ ánh sáng ở bước sóng 600-900nm. Như vậy rất tốt vì chính trong trường quang phổ đó cơ thể chúng ta trở thành trong suốt đối với bức xạ. Hầu hết các phân tử sinh học trong vùng quang phổ này không có khả năng hấp thụ ánh sáng”.

Các hạt nano vàng được tổng hợp trong dung dịch nước có sử dụng vitamin C, vì thế chúng không mang độc tố và cũng không đắt tiền. Theo tính toán sơ bộ, giá thành 100 microliters dung dịch chỉ khoảng 50 rouble.

Công trình nghiên cứu công nghệ được tiến hành với sự tham gia của các chuyên viên Trung tâm Ung bướu Nga mang tên N. N. Blokhin. Hiện tại các nhà khoa học đang tập trung làm việc để cải thiện hạt - họ cố gắng tổng hợp những loại sao khác./.