🔬 Новости науки. Двумерные фуллереновые сети для высокоэффективной фототермической терапии рака

Фототермическая терапия в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR-II PTT) является одним из самых передовых и перспективных методов лечения онкологических заболеваний. Углеродные наноматериалы, такие как фуллерены (C₆₀), обладают искючительным потенциалом в биомедицине. Однако их применение в чистом виде для PTT ранее было затруднено из-за недостаточного поглощения в ближней инфракрасной области спектра и низкой эффективности фототермической конверсии. Коллектив исследователей из Китая обошел это ограничение и впервые успешно применил немодифицированный фуллерен для фототермической терапии. Секрет кроется в синтезе из молекул C₆₀ ковалентно связанных двумерных сетей (2D-C₆₀), в частности, тетрагональной полимеризованной структуры, получившей название TP-2D-C₆₀. Изменение типа связи кардинально модифицирует электронную структуру материала, превращая его в мощный фототермический агент. Работа опубликована в авторитетном журнале Chemical Engineering Journal (ИФ = 13.2).

🎯 Ключевые результаты (DFT + эксперимент):
• Синтезированы два типа 2D-нанолистов фуллерена: на основе гексагональной (HP-2D-C₆₀) и тетрагональной (TP-2D-C₆₀) ковалентной упаковки. Тип связей между молекулами C₆₀ определяет принципиально разные электронные свойства материалов. ⚡️
• Инженерия ширины запрещенной зоны: TP-2D-C₆₀ демонстрирует более узкую запрещенную зону (1.34 эВ) по сравнению с HP-2D-C₆₀ (1.61 эВ) и чистым C₆₀ (1.62 эВ)
• Непрямой характер запрещенной зоны TP-2D-C₆₀ усиливает электрон-фононные взаимодействия при релаксации носителей заряда, способствуя эффективному выделению тепла для абляции опухоли.
• Достигнута эффективность фототермического преобразования 43.02%, что является одним из самых высоких показателей для углеродных наноматериалов.
• In vitro: облучение лазером 1064 нм (0.8 Вт/см², 10 мин) при концентрации TP-2D-C₆₀ всего 50 мкг/мл обеспечивает гибель 95% опухолевых клеток.
• In vivo: биологические испытания на мышах с привитой моделью рака молочной железы (линия 4T1) подтвердили практически полный регресс опухоли к 15-му дню терапии, тогда как в контрольных группах ее объем вырос в 4-5 раз.

🌟 Общий вывод: Авторы реализовали стратегию «инженерии запрещенной зоны» - вместо химической модификации молекул фуллерена они изменили саму архитектуру материала, создав ковалентную 2D-сеть. Это позволило в полной мере сохранить уникальную биосовместимость и химическую стабильность C₆₀ и одновременно превратить его в мощный инструмент для высокоточной инфракрасной терапии глубоко залегающих опухолей. Полученные результаты открывают новые перспективы применения фуллереновых наноматериалов в онкологии и смежных областях биомедицины.

📄 С публикацией можно ознакомиться по ссылке: https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.172565

#наука #фуллерены #углеродРешает #нанобиомедицина