Ученые ПГУ впервые использовали квантовые технологии для диагностики рака

Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) разработали инновационный метод раннего обнаружения рака с применением квантовых технологий. В основе разработки — использование квантовых точек со сложной внутренней структурой. Авторы изучили влияние на них микроокружения опухоли. Ранее такие исследования в мире не проводились.

Квантовые точки — это полупроводниковые нанокристаллы с уникальными оптическими и электронными свойствами. В последнее время они находят широкое применение в биомедицине в качестве флуорофоров — как мощный инструмент для визуализации процессов в живом организме. Их преимущество — яркость и высокая фотостабильность.

Флуоресцентные красители вводят в организм внутривенно. После этого организм облучают ультрафиолетовым излучением, и возникает свечение флуорофоров. Это дает картину внутреннего строения органов и тканей.

«Они светятся гораздо дольше, чем традиционные органические красители. Это позволяет достаточно точно в режиме реального времени определять геометрический размер опухоли. Они буквально окрашивают злокачественные клетки. На контрольных снимках медики видят размер опухоли и ее границы», — рассказал один из разработчиков, декан факультета информационных технологий и электроники ПГУ, доктор физико-математических наук, профессор Владимир Кревчик.

Ученые ПГУ предложили использовать для диагностики опухолей квантовые точки с более сложной внутренней структурой и учитывать влияние на них микроокружения злокачественного новообразования.

Как правило, злокачественные клетки и микроокружение опухоли перенасыщено аминокислотами. Авторы создали квантовые сенсор для определения аминокислот. Его базовый элемент — полупроводниковая квантовая точка.

«При попадании в человеческий организм квантовые точки, созданные для обнаружения опухоли, взаимодействуют с аминокислотами, так как последние электрически заряженные, они модифицируют энергетический спектр квантовых точек, и возникает рекомбинационное излучение. По разности длин волн мы можем говорить о том, что имеется объект с заряженными аминокислотами — значит перед нами опухоль», — пояснил Владимир Кревчик.

Пока квантовые технологии для диагностики рака ученые проверяют в доклинических исследованиях на животных. Об испытаниях на людях пока говорить рано.