Výsledky jejich práce byly publikovány v prestižním vědeckém časopise Advanced Optical Materials.

Nanočástice jsou unikátním objektem z hlediska diagnostiky a léčby onkologických onemocnění. Pokud jdou nanočástice potaženy určitými polymery, jako je polyethylenglykol, pak mohou volně cirkulovat v krevním řečišti a hromadit se v nádoru, a to kvůli „otvorům“ v cévách v dané oblasti (pasivní akumulace) nebo kvůli použití speciálně cílených molekul (aktivní akumulace).

Nanočástice mohou být detekovány v tkáních organismu v důsledku optické odezvy, například v důsledku fluorescenční emise. To pak umožní „osvětlit“ oblast nádoru, v níž došlo k jejich akumulaci. Kromě toho mohou mít nanočástice terapeutický účinek na nádor, a to jak samostatně, tak i jako „způsob dopravení“ léků, jako jsou radionuklidy.

​Křemík je jedním z nejbezpečnějších anorganických materiálů pro biologické systémy, a to díky své ideální biokompatibilitě a biologické rozložitelnosti v těle. Nanočástice křemíku jsou skvělé v terapiích spojených s lokálním přehřátím (hypertermie) a ničením rakovinných buněk, když jsou ozařovány světlem, radiofrekvenčním zářením nebo ultrazvukem. Nicméně, nanočástice křemíku které by byly optimální, pokud jde o terapii (20-100 nm), je obtížné opticky vizualizovat v biotkáních, jelikož nedisponují schopností fluorescence.

Skupina vědců z Národní výzkumné jaderné univerzity (NIUA MIFI) a dalších ruských a zahraničních vědeckých organizací však představila řešení problému vizualizace relativně velkých nanočástic křemíku v biologických tkáních. Prohlásil to Andrej Kabašin, vědecký ředitel Institutu biomedicínského fyzikálního inženýrství na Národní výzkumné jaderné univerzitě.

„Tyto nanočástice mohou mít silnou nelineární odezvu při optické excitaci, totiž současnou generaci druhého harmonického záření (SHG) a dvoufotonové luminiscence (DL), a generování signálů v důsledku těchto dvou účinků je přímo úměrné velikosti křemíkových nanočástic. To znamená, že jejich přínis je nejsilnější pro relativně velké nanočástice a signál HHG je také citlivý na tvorbu aglomerací nanočástic v buňkách a tkáních. Nalezené účinky nám umožňují přehodnotit vize problému bioimagingu pro jeden z nejslibnějších nanomateriálů,“ prohlásil.

Vědci vizualizaci nanočástic křemíku v živých buňkách prokázali pomocí navrhovaného bimodálního kontrastu založeného na odpovědích SHG a DL. Je obzvláště důležité, aby taková metoda měla vysoké optické rozlišení: umožňuje rekonstruovat 3D obraz distribuce nanočástic křemíku v buňkách a tkáních.

Navržený bimodální bioimaging umožňuje doplnit terapeutickou funkčnost nanočástic křemíku a je navržen tak, aby výrazně zlepšil vývoj nových neinvazivních metod léčby rakoviny.