Визуализация и лазерная гипертермия биологических тканей с применением золотых плазмонно-резонансных наночастиц тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Сироткина, Марина Александровна

• Сироткина, Марина Александровна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Сироткина, Марина Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Оптические и термические свойства биотканей

1.2. Плазмонно-резонансные наночастицы: оптические свойства, биомедицинское применение

1.3. Методы визуализации накопления золотых плазмонно-резонансных наночастиц в биотканях

1.4. Термическое воздействие на биологические ткани. Роль наночастиц в

термотерапии

1.4.1. Методы гипертермии

Глава 2. Материалы и методы

2.1. Объекты исследования

2.2. Оборудование

2.3. Методы и методики исследования

Глава 3. Результаты

3.1. Выбор вида наночастиц для лазерной гипертермии и ОКТ -исследования

3.2. ОКТ-визуализация золотых плазмонно-резонансных наночастиц в фантоме биоткани

3.3. ОКТ-визуализация накопления золотых бипирамид в экспериментальной биологической модели локального накопления золотых наночастиц

3.4. Лазерная гипертермия биологических тканей с золотыми плазмонно-

резонансными наночастицами

3.4.1 Изучение эффективности лазерной гипертермии с золотыми наночастицами на поверхности биоткани методом ИК-термографии

3.4.2 Изучение эффективности лазерной гипертермии с золотыми наночастицами внутри биоткани методом пассивной акустической термографии

3.5. Оценка действия лазерной гипертермии с золотыми плазмонно-резонансными наночастицами на экспериментальную биологическую модель локального накопления золотых наночастиц по кинетике роста узла

3.6. Оценка действия лазерной гипертермии с золотыми плазмонно-резонансными наночастицами на структурные изменения биологической

ткани

Глава 4. Обсуяедение результатов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ИК - инфракрасный

УФ - ультрафиолетовый

ПЭГ - полиэтиленгликоль

ОКТ - оптическая когерентная томография

ПАТ - пассивная акустическая термография

СТАВ - цетилтриметиламмоний бромид

ИПФ РАН - Институт прикладной физики Российской академии наук ТРО - торможение роста опухоли

А-скан - график изменения интенсивности сигнала обратного рассеяния от глубины

МРТ - магнитно-резонансная томография

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Визуализация и лазерная гипертермия биологических тканей с применением золотых плазмонно-резонансных наночастиц»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

За последние десятилетия развитие нанотехнологий достигло больших успехов, в связи с этим открываются новые возможности и перспективы для биологии и медицины. Среди всего разнообразия наноразмерных агентов наибольший интерес для биомедицинских приложений представляют золотые плазмонно-резонансные наночастицы. Это обусловлено, с одной стороны, их уникальными физическими свойствами, а с другой стороны -безопасностью для живых объектов. Уникальность свойств заключается в способности к возбуждению локализованных поверхностных плазмонных резонансов в видимой и ближней ИК-области спектра, что приводит к усиленному поглощению и/или рассеянию лазерного излучения. Оптика наноструктур с плазмонным резонансом широко обсуждается в литературе [14, 36, 80, 96, 101].

Одними из областей применения золотых плазмонно-резонансных наночастиц в биомедицине являются оптическая визуализация биологических тканей и термическое повреждение.

Изменяя размер и форму золотых плазмонно-резонансных наночастиц, можно настроить пик резонанса на нужную длину волны в так называемом «терапевтическом окне прозрачности» биологических тканей (700-1300 нм). В этой области основные поглотители биоткани, такие как вода, окси- и дезоксигемоглобин обладают малым коэффициентом поглощения, что позволяет излучению проникать в биоткани на глубину до 10 сантиметров. С другой стороны, современные диодные лазеры также работают в «терапевтическом окне прозрачности», что открывает возможность нагрева биоткани в глубине. Более того, с развитием новых оптических методов прижизненной визуализации биологических тканей появилась возможность неинвазивно контролировать накопление наночастиц внутри биологических тканей, с целью определения времени

максимального их накопления в интересующей области для задач лазерной гипертермии.

Гипертермия, как метод термического повреждения биологических тканей, известна еще с древних времен, однако, с появлением современных лазерных систем и развитием нанотехнологий, получила новое развитие. При проведении гипертермии осуществляется нагрев ткани до температуры 41-47°С за десятки минут [166]. При данной температуре имеет место селективное необратимое повреждение патологических клеток за счет снижения вязкости мембран и денатурации белков (при температуре 47 °С).

Лазерная гипертермия с наночастицами в настоящее время широко апробируется. Предполагается, что наночастицы избирательно накапливаются в патологическом очаге, в том числе в опухоли, поглощают лазерное излучение и усиливают тем самым лазерный нагрев [118]. Возможность лазерной гипертермии с применением золотых наночастиц демонстрируется преимущественно на клеточных культурах [116, 126, 136]. На экспериментальных опухолях лабораторных животных повреждающий эффект достигается в основном за счет термоабляции ткани [68, 78, 168]. В то время как особый интерес представляет умеренный режим воздействия с минимальным повреждением здоровых тканей и индукцией апоптоза. Метод лазерной гипертермии биологических тканей с золотыми плазмонно-резонансными наночастицами является перспективным, однако требует углубленного изучения и решения ряда вопросов.

Во-первых, не подобрано оптимальное сочетание наночастицы -лазер. Изучение по оптическим спектрам и расчеты по теории рассеяния Ми [78, 136] не дают ответа на вопрос, наночастицы с каким поглощением окажутся более эффективными при нагреве. Мы предлагаем на модельных системах изучать поглощающие свойства наночастиц по способности к нагреву, а рассеивающие свойства - по обратному рассеянию методом оптической когерентной томографии (ОКТ).

При использовании наночастиц важно каждый раз перед проведением лазерной гипертермии контролировать накопление наночастиц в биоткани с целью определения времени максимального накопления, что повысит эффективность лазерного нагрева. Для этого подходит метод оптической когерентной томографии, который позволяет по изменению обратного рассеяния биоткани прижизненно и неинвазивно оценить наличие в ней наночастиц. Имеющиеся на сегодняшний день методы количественной оценки содержания наночастиц в биотканях, такие как нейтрон-активационный анализ [90], атомно-абсорбционная спектроскопия [116, 168], электронная микроскопия применяются только в исследовательских целях, поскольку выполняются post mortem.

Другим важным аспектом проведения лазерной гипертермии является контроль внутренней температуры. Контролируемый нагрев позволит достичь высокого повреждающего эффекта патологической области и избежать при этом некроза здоровой ткани, возникающего при перегреве. Традиционным методом измерения температуры ткани является ИК-термография, обеспечивающая измерение температуры лишь на поверхности объекта. Методы измерения внутренней температуры в основном инвазивны, что является их серьезным недостатком [173]. Перспективным решением может стать метод пассивной акустической термографии (ПАТ), основанный на регистрации акустических шумов от нагретого тела на глубину до 2 см. Однако его применимость продемонстрирована только на модельных системах [25]. Поэтому развитие подходов к неинвазивному контролю температуры внутри ткани также представляет собой актуальную задачу.

Цель и задачи исследования

Цель настоящей работы - изучить возможности оптической визуализации золотых плазмонно-резонансных наночастиц в биотканях и

оценить эффективность лазерной гипертермии биологических тканей с золотыми плазмонно-резонансными наночастицами.

Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:

1. Выбрать золотые плазмонно-резонансные наночастицы, обладающие как выраженными поглощающими свойствами для эффективной лазерной гипертермии, так и рассеивающими свойствами для контроля накопления методом оптической когерентной томографии;

2. Изучить возможности метода оптической когерентной томографии для визуализации накопления золотых плазмонно-резонансных наночастиц в биотканях и сопоставить полученные результаты с данными электронной микроскопии и атомно-абсорбционной спектроскопии;

3. Исследовать эффективность лазерной гипертермии с золотыми плазмонно-резонансными наночастицами методом ИК-термографии на поверхности биологической ткани и методом пассивной акустической термографии внутри биоткани;

4. Изучить действие лазерной гипертермии с золотыми плазмонно-резонансными наночастицами на экспериментальной биологической модели локального накопления наночастиц по структурным изменениям биоткани.

Научная новизна

Впервые изучались оптические свойства наночастиц по способности к лазерному нагреву и обратному рассеянию методом OKT.

Впервые на основе многостороннего изучения оптических свойств наночастиц подобраны оптимальные для визуализации накопления в биотканях методом ОКТ и лазерной гипертермии.

Впервые методом оптической когерентной томографии прижизненно в динамике наблюдали накопление золотых наночастиц в биотканях: в

агаровом фантоме при поверхностном нанесении и экспериментальной биологической модели локального накопления наночастиц РШМ-5 при внутривенном введении. Установлено время максимального накопления наночастиц в экспериментальной биологической модели РШМ-5 - 4-5 часов.

Впервые предложили и апробировали неинвазивный метод пассивной акустической термографии для изучения изменения внутренней температуры биологической ткани во время лазерной гипертермии и оценки эффективности применения наночастиц для нагрева.

Лазерная гипертермия биологической ткани с плазмонно-резонансными наночастицами впервые выполнена с неинвазивным оптическим контролем накопления наночастиц и мониторингом внутренней температуры.

Научно-практическая значимость

Полученные результаты могут стать основой для дальнейшего изучения и поиска новых неинвазивных или малоинвазивных способов лечения социально-значимых заболеваний на основе лазерного воздействия и плазмонно-резонансных наночастиц.

Результаты ОКТ-исследования накопления плазмонно-резонансных наночастиц в биотканях показали, что они могут быть эффективными контрастными агентами для задач диагностики патологических очагов, активно их аккумулирующих.

Предложенная уникальная методика неинвазивного и эффективного контроля внутренней температуры биологических тканей при лазерном воздействии методом ПАТ может быть использована для контроля лечения, связанного с нагревом, независимо от вида излучения (лазерное, СВЧ, магнитное поле).

Основные результаты работы могут быть включены в соответствующие разделы спецкурсов и лекций курса по биомедицине и биофизике.

Научная новизна и практическая значимость исследования подтверждены патентом:

Сироткина М, Загайнова Е., Ширманова М., Елагин В., Бугрова М., Жеглов А. Способ лечения опухолей лазерной гипертермией. Патент на изобретение №2425701 от 10 августа 2011.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод оптической когерентной томографии может визуализировать накопление золотых плазмонно-резонансных наночастиц в биологической ткани по изменению уровня сигнала обратного рассеяния, при условии совпадения пика плазмонного резонанса с длиной волны работы прибора и преобладании рассеивающих свойств наночастиц.

2. Золотые плазмонно-резонансные наночастицы с максимальными поглощающими свойствами демонстрируют наибольшую эффективность для лазерной гипертермии биоткани.

3. При выполнении лазерной гипертермии накопление в биологической ткани золотых наночастиц с соответствующим плазмонным резонансом повышает локальность и эффективность внутреннего нагрева, вызывает выраженные изменения в структуре биоткани.

Апробация работы

Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на XII Международной школе молодых ученых и студентов по оптике, лазерной физике и биофотонике (Саратов, 2008); на Международной школе «Биофизика и биоэлектрохимия для медицины» (Румыния, 2009); на конкурсе молодых ученых в рамках II Международного форума по нанотехнологиям (Москва, 2009); на Международном симпозиуме «Topical problems of biophotonics-2009, 2011, 2013» (Нижний Новгород-Самара, 2009,

Нижний-Новгород-Санкт-Петербург, 2011, Нижний Новгород- Ярославль 2013); на VII Всероссийский съезд онкологов (Москва, 2009), где отмечены дипломом I степени; на VII и IX научных сессиях молодых ученых «Современное решения актуальных научных проблем в медицине» (Нижний Новгород, 2008, 2010); на Европейской конференции по биофотонике (Германия, 2009); на VII и VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Отечественные противоопухолевые препараты» (Нижний Новгород, 2010, 2012); на III Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз-Россия 2010» (Нижний Новгород, 2010); на Всероссийской научной конференции с международным участием «Нанотехнологии в онкологии 2008» (Москва, 2008); VIII научной сессии «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (Нижний Новгород, 2009); на Пленуме Научного совета по биологической физике "Биофизика и нанотехнологии. Проблемы и перспективы" (Пущино, 2010); на Европейской фотобиологической школе (Италия, 2010); на Международной Школе по Биофотонике (Швеция, 2011); на 27й ежегодной встрече европейского общества по гипертермии (Дания, 2011); на IV Съезде биофизиков России (Нижний Новгород, 2012).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 25 работ, из них 10 в изданиях, рекомендованных ВАК. Запатентовано 1 изобретение.

Конкурсная поддержка работы

Проведенные исследования поддержаны проектами Федерального Агентства по Науке и Инновациям (02.512.11.2244, 02.740.11.0713), РФФИ (09-02-00539, 09-02-97072, 09-02-12215), грантом Президента Российской

Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых № МД-3018.2009.7.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 140 страницах, включает 7 таблиц и 31 рисунок. Список литературы содержит 192 источника, из них 153 зарубежных.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Оптические и термические свойства биотканей

Оптические свойства биотканей

Биоткани относятся к сложным неоднородным поглощающим и многократно рассеивающим средам. Известно, что оптические свойства биоткани, а именно степень светорассеяния и поглощения, определяются многими факторами: размером, формой и концентрацией рассеивающих центров, плотностью их упаковки в окружающей среде, особенностями химического состава рассеивающих центров и окружающей их среды (содержание хромофоров - аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, пигментов и др.), содержанием воды, различиями в плотности и коэффициентах преломления в объеме биоткани, а также длиной волны воздействующего света [107]. Биологическая ткань представляет собой непрозрачную структуру, характеризующуюся многочисленными небольшими случайными флуктуациями в ультраструктуре ткани, в том числе клеток и органелл. В ткани также содержатся молекулы хромофоров, которые способны адсорбировать часть падающих фотонов. Однако в «терапевтическом окне прозрачности» биологических тканей между 700 и 1300 нм поглощение относительно невелико, и непрозрачность ткани обусловлена, главным образом, сильным рассеянием света на оптических неоднородностях среды [34].

Различия в оптических свойствах биотканей обусловлены также их разным морфологическим строением. Размер клеток и структурных элементов клеток варьирует от нескольких десятков микрометров до нескольких нанометров [34, 177]. Большинство видов клеток млекопитающих имеют размер несколько микрометров. Внутриклеточные органеллы оказывают сильное влияние на рассеяние света. Диаметр ядра клеток составляет 10-100 мкм, лизосомы - около 0.4 мкм, митохондрии - 0.2

- 1 мкм и пероксисомы - 0.2-1.5 мкм. В раковых клетках ядро сильно увеличивается в размерах [152].

Биологические ткани являются оптически неоднородными поглощающими средами со средним показателем преломления большим, чем у воздуха, поэтому на границе раздела биоткань-воздух происходит отражение части излучения. Остальная часть излучения проникает вглубь биоткани, испытывая многократное поглощение и рассеяние. При распространении в ткани лазерный пучок уширяется и затухает. Основными рассеивателями в биоткани являются мембраны, ядра, митохондрии и гранулы меланина [24, 67].

Поглощенный свет преобразуется в тепло, переизлучается в виде флуоресценции, тратится на фотобиохимические реакции. Спектр поглощения определяется типом поглощающих центров и содержанием воды в биоткани [44, 132]. В зависимости от длины волны падающего излучения отражается до 60% излучения. Для света с длиной волны 450-590 нм, что соответствует аргоновому лазеру, глубина проникновения составляет от 0.5 до 2.5 мм. На таких длинах волн и поглощение, и рассеяние играют важную роль. От 15 до 40% падающего пучка рассеивается. В области спектра от 590 до 1500 нм доминирует рассеяние. Глубина проникновения составляет 20-80 мм. Ослабление лазерного пучка в ткани происходит по экспоненциальному закону [44].

Если в УФ-диапазоне поглощение зависит от содержания белка, то в ИК-диапазоне существенное значение имеет содержание воды. Кроме того гемопротеины, пигменты, нуклеиновые кислоты и ароматические системы поглощают с разной интенсивностью в зависимости от длины волны. Большинство органических молекул, как и белки, поглощают в УФ-диапазоне (100-300 нм). Оксигенированный гемоглобин интенсивно поглощает, начиная с УФ-области, включая видимую часть спектра до 600 нм. Меланин - важнейший хромофор эпидермиса - поглощает во всей видимой области спектра до УФ-области. В диапазоне от 700 до 1300 нм

излучение глубже проникает в ткань с минимальными потерями на рассеяние и поглощение. Это так называемое «терапевтическое окно прозрачности биологических тканей» [24].

Термические свойства биотканей

Действие лазера в медицине основано на превращении энергии электромагнитного излучения в тепловую. Такое преобразование происходит при поглощении излучения специальными хромофорами биоткани. При этом хромофор не должен визуально быть черным. Для С02 -лазера (10.6 мкм) специфическим поглотителем является вода [58].

Плотность энергии источника тепла в облучаемом объеме ткани является функцией коэффициента поглощения и общей плотности излучения. Превращенная в тепло энергия света вызывает в облученном объеме локальное повышение температуры. Если не происходит фазовых переходов (преобразование твердых частей в жидкость или газ, испарение жидкости), то температура Т повышается пропорционально плотности энергии q. Часть тепла отводится по градиенту температуры путем теплопроводности. Из-за этого ограничивается максимально достигаемая температура облучаемого участка при данной интенсивности излучения. Для каждого вида биоткани существует свой порог интенсивности излучения, который нужно перейти, чтобы достичь требуемой локальной температуры [24]. Поскольку часть энергии за счет теплопроводности транспортируется в соседние области, то нагревается не только облученный участок, но и окружающие ткани.

Термические свойства живой биоткани определяются тремя процессами: теплопроводностью, накоплением тепла и отводом тепла сосудистой системой. Теплопроводностью называют перенос тепла с одного участка на другой по градиенту температуры. Поток тепла сК^/с^ прямо пропорционален температурному градиенту. То есть в однородном образце ткани длиной б и диаметром поперечного сечения А тепловая энергия с1С> за

время Л переходит с участка с высокой температурой Т] к участку с низкой температурой Т2 в соответствии с формулой:

Коэффициент пропорциональности А, называется теплопроводностью (Вт/м*К). Для биологический тканей он составляет 0,3-0,5 Вт/м*К в зависимости от содержания воды. Для теплопроводности биологических тканей справедлива приближенная формула [183]:

А,=(0,06+0,57сор) Вт/м*К

о

где р - плотность биоткани (кг/м )

о

со -содержание воды в ткани (кг/м )

Способность ткани принимать и накапливать тепло описывается через удельную теплоемкость с (кДж/кг*К). Эта величина численно равна количеству тепла С), которое приводит к повышению температуры единицы массы на 1К. Справедлива приближенная формула [183]:

с=(1,55+2,8 сор) кДж/кг*К

При температуре фазовых переходов (плавление, испарение) тепловое движение усиливается так, что силы взаимного притяжения не хватает для удержания атомов и молекул. Поскольку вся тепловая энергия расходуется для преодоления межмолекулярных сил, температура облучаемого участка остается постоянной даже при непрерывном поступлении тепла до тех пор, пока не произойдет смена фаз. В качестве меры для количества тепла, проникающего в объем биоткани за определенное время после мгновенного

повышения температуры поверхности, применяется коэффициент

1 /2 2

проникновения тепла Ь (Вт*с~ /К*м ), объединяющий теплопроводность и удельную теплоемкость [24].

Общая пространственная и временная характеристика температурного распределения в облученном объеме ткани описывается общим уравнением теплопроводности:

сП/сИ=я/рс+ Ау2Т/рс,

где - оператор Лапласа.

Первое слагаемое описывает изменение температуры, связанное с поглощением излучения, второе — связано с оттоком тепла в окружающую среду.

Тепловая энергия из облученного участка отводится не только путем теплопроводности, но и через кровеносную систему. Перенос тепла кровотоком может стать доминирующим фактором при установлении стационарного температурного распределения при непрерывном облучении. В то время как температура без кровотока в термическом равновесии убывает с увеличением расстояния от источника тепла, охлаждение за счет кровотока дает дополнительный экспоненциально убывающий множитель. Глубина термического проникновения зависит от отношения теплопроводности к времени перфузии [24].

Влияние кровотока на стационарное температурное распределение имеет значение в случае, если протяженность облученной области больше, чем глубина термического проникновения. Кроме того, тепло от облучаемого объема может быть отведено путем метаболических процессов, испарения воды с поверхности и конвекции. Эти процессы играют большую роль при непрерывном лазерном облучении, так как соответствующие характерные времена относительно велики [59, 165].

Управление оптическими и термическими свойствами биологических тканей возможно за счет применения наночастиц, обладающих резонансным поглощением и рассеянием. Накопившись в биологической ткани, наночастицы становятся дополнительными рассеивающими и/или поглощающими центрами.

1.2. Плазмонно-резонансные золотые наночастицы:

оптические свойства и биомедицинское применение

Металлические наночастицы представляют интерес для научных исследований разных направлений. Это связано с уникальными физическими свойствами наноразмерных агентов, а именно способностью

генерировать на поверхности частицы локализованный плазмонный резонанс и связанное с ним резонансное поглощение и рассеяние в широком диапазоне длин волн в области «терапевтического окна прозрачности биологических тканей» [36, 97].

Технологии изготовления металлических наноструктур различного химического состава развиты в нашей стране [14, 32, 37]. Металлические наночастицы (серебряные и золотые) способны генерировать плазмонный резонанс определенной частоты при выполнении двух условий: во-первых, диэлектрическая постоянная должна быть отрицательной (е<0), во-вторых, длина волны падающего излучения должна быть больше размера самой частицы. Следовательно, плазмонный резонанс может возникать только у наноразмерных частиц.

Физический смысл возбуждения поверхностного плазмонного резонанса заключается в следующем. Под действием внешней электромагнитной волны электроны проводимости совершают коллективные колебания [53]. Диапазон собственной частоты колебания металла близок к частоте коллективных колебаний заряженных частиц в плазме [52, 148], поэтому коллективные колебания электронов проводимости на поверхности наночастицы называют «плазмоном».

Собственная частота колебаний «плазмона» находится в видимом диапазоне длин волн, это обуславливает интерес к изучению их оптических свойств для биомедицинских задач. Электростатическая природа плазмонного резонанса и наличие отрицательного значения диэлектрической постоянной являются причиной усиления электромагнитного поля как внутри наночастицы, так и вокруг нее.

На рисунке 1 продемонстрировано усиление электромагнитного поля наночастицей. Поскольку е<0, то вектор поляризации Р имеет направление, противоположное направлению внешнего электромагнитного поля Е0, в результате поверхностный электрический заряд формирует

деполяризующее поле Е', имеющее то же направление, что и Е0. Таким

образом, происходит усиление общего поля Е= Е0+ Е'.

+

Рисунок 1. Сферическая наночастица в поле плоской электромагнитной волны [125].

В случае, когда £>0, вектор деполяризующего поля Е' будет направлен в противоположную сторону от направления Е0, отсюда общее поле будет ослабляться.

Поверхностный плазмонный резонанс имеет способность к резонансному поглощению или рассеянию лазерного излучения [68]. Частота плазмонного резонанса зависит в первую очередь от формы и размера наночастиц. Хорошо изучены оптические свойства сферических наночастиц, составных наночастиц типа ядро/оболочка и наностержней [37].

Малые сферические частицы имеют один пик плазмонного резонанса, который слабо зависит от размера, а настраивается в основном за счет изменения диэлектрической проницаемости среды. Пик плазмонного резонанса сферических частиц лежит в области 500-560 нм, т.е. не попадает в «терапевтическое окно прозрачности биологических тканей», поэтому область применения сферических наночастиц ограничена, в основном, разработкой биосенсоров и систем для иммуноанализа.

Составные наночастицы (двухслойные), так называемые нанооболочки, состоящие из диэлектрического ядра (чаще всего БЮг, ТЮ2 или 7г02) и золотой оболочки, также имеют один резонанс. Однако существенным преимуществом составных наночастиц перед сферическими является возможность тонкой настройки положения максимума экстинкции в терапевтическом окне прозрачности [37, 134]. Сместить пик в длинноволновую область позволяет уменьшение отношения толщины оболочки к размеру ядра (рисунок 2).

Экстинкция,

у.е.

20 лш 10 пт

500 -БШГ1-' 700 ' _ ' 9ÖD '--' 10Dö' ^ ' iW-^Ж1

пина волны, нм

ф

Рисунок 2. Зависимость положения максимума экстинкции нанооболочек (Au/Sio2) от толщины золотой оболочки [115].

Резонансное рассеяние нанооболочек более чем на порядок превышает рассеяние обычных золотых коллоидных частиц. Сверхсильное рассеяние позволяет наблюдать отдельные нанооболочки в темном поле микроскопа и открывает путь к созданию высококонтрастных меток [115].

Наночастицы вытянутой формы, типа наностержней, имеют два пика плазмонного резонанса. Первый пик расположен вблизи резонанса

сферических наночастиц и определяется поперечным размером наностержней. Второй пик связан с продольным размером наночастиц и легко настраивается осевым отношением в длинноволновой области спектра от 700-1300 нм, т.е. попадает в терапевтическое окно прозрачности. Доказано, что наночастицы в форме стержней, намного лучше конвертируют электромагнитную энергию падающего излучения в тепловую по сравнению с частицами круглой формы [124, 149].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сироткина, Марина Александровна, 2014 год

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автандилов, Г.Г. Медицинская морфометрия. Руководство / Г.Г. Автандилов // М.: Медицина. - 1990. - 384с.

2. Алексеева, A.B. Золотые наностержни: синтез и оптические свойства / A.B. Алексеева, В.А. Богатырев, Б.Н. Хлебцов [и др.] // Коллоид, журн. -2006. - Т. 68. - с. 725-744.

3. Блохин, H.H. Клиническая онкология / H.H. Блохин // Ред. H.H. Блохина и Б.Е. Петерсона М.: Медицина. - 1971. - Т. 1. - 440 с.

4. Вончель, Ц. Изучение противоопухолевой активности безаллергенного экстракта из Rhus Verniciflura / Ц. Вончель, З.С. Смирнова, И.Ю. Кубасова,

A.Ю. Барышников // Рос. биотерапевтич. журн. - 2002. - №4. - С.39-43.

5. Гааль, Э. Электрофорез в разделении биологических макромолекул / Э. Гааль, Г. Медьеши, Л. М. Верецкеи. - «Мир». - 1982. - 448 с.

6. Гельфонд, М.Л. Лазерная селективная гипертермия в лечении злокачественных новообразований / М.Л. Гельфонд, А. С.Барчук // Методические рекомендации. Санкт-Петербург. - 2002. - 13стр.

7. Генина, Э.А. Визуализация распределения наночастиц золота в тканях печени ex vivo и in vitro методом оптической когерентной томографии / Э.А. Генина, Г.С. Терентюк, Б.Н. Хлебцов [и др.] // Квантовая электроника. -2012. -Т. 42, №6. -С. 478-483.

8. Дубинов, А.Е. Способ проведения гипертермической электромагнитной терапии злокачественных новообразований / А.Е. Дубинов, И.Д. Карев, В.Д. Селемир // Патент RU 2082458 -1997.

9. Дубовая, Т.К. Способ разрушения опухолевых клеток / Т.К. Дубовая,

B.А. Волконский, А.Б. Строганова // Патент RU 2026083 - 1995.

10. Зимняков, Д.А. Оптическая томография тканей / Д.А. Зимняков, В.В. Тучин // Квантовая электроника. - 2002. - Т.32, №10. - 849-867.

11. Илларионов, В.Е. Техника и методика процедур лазерной терапии. Справочник / В.Е. Илларионов // М. - 1994. - 48-54 стр.

12. Карев, И.Д. Гипертермические методы в онкологической клинике: учеб.-метод. Пособие / И.Д. Карев, Т.В. Соколова, И.А. Королева, А.Г. Монахов // Нижний Новгород: Изд-во НГМА. - 1999.

13. Коноплянников А. Г. Электромагнитная гипертермия (СВЧ- и УВЧ-диапазонов) при лечении опухолевых и неопухолевых заболеваний // Физическая медицина. - 1991. - Т. 1, сигнальный номер. - С. 1 - 11.

14 Матвеевская, H.A. Коллоидные системы наночастиц Si02/Au и их оптические свойства / H.A. Матвеевская, В.П. Семиноженко, A.B. Толмачев // Материаловедение. - 2006. - Vol. 7. - Р. 39-43.

15. Матюшин, П.Ф. Ферромагнитная ВЧ гипертермия субклеточных структур злокачественной опухоли в эксперименте / П.Ф. Матюшин, С. Н. Цыбусов, В. Ф. Пугачёв и [др.] // 2-й Всесоюзный симпозиум "Гипертермия в онкологии". Тезисы докладов. - 1990. - с. 47 - 48.

16. Международные рекомендации по проведению медико-биологических исследований с использованием животных // «Этический кодекс», разработан и опубликован в 1985 году Советом международных научных организаций

17. Миронов, А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая / А.Н. Миронов. — М.: Гриф и К. -2012. —944 с.

18. Михайлов, Г. А. Технология будущего: использование магнитных наночастиц в онкологии / Г. А. Михайлов, О. С. Васильева // Бюллютень со РАМН. -2008.-Т.З, №131.-с. 24-25.

19. Москвин, C.B. Основы лазерной терапии / C.B. Москвин, A.A. Ачилов // М.Медицина. - 2008. - 256 стр.

20. Николаев, A. JI. Применение твердофазных неоднородностей для повышения эффективности ультразвуковой терапии онкологических заболеваний // А. Л. Николаев, А. В. Гопин, В. Е. Божевольнов и [др.] // М. -2009. - с.45-47.

21. Осинский, С.П. Гипертермия в клинической онкологии: современное состояние проблемы (по итогам 20-й ежегодной конференции европейского общества по гипертермичесой онкологии ESHO) / С.П. Осинский // Онкология. - 2002. - Т.4 - №2. - с.288-292.

22. Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных // Приказ Минздрава СССР от 12.08.1977 N 755 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных»

23. Приказ Минздравсоцразвития РФ от 23.08.2010 N 708н "Об утверждении Правил лабораторной практики"

24. Прикладная лазерная медицина. Учеб. справ. пособие./Под редакцией Х.П. Берлиена, Г.И. Мюллера. М.: Интерэксперт. - 1997.

25. Резник, А.Н. К теории акустотермометрии водоподобных сред: влияние квазистатического поля, сильного поглощения и диаграммы направленности / А.Н. Резник, П.В. Субочев // Акустический журнал. -2010. - Т. 56, № 1. -с. 113-123.

26. Розуменко, В.Д. Морфологическое обоснование применения метода лазерной термодеструкции в нейроонкологии / В.Д. Розуменко, В.М. Семенова, А.Т. Носов [и др.] // Украинский нейрохирургический журнал. -2003. - №2.-с. 27-32.

27. Руководство по оптической когерентной томографии. Под ред. Н.Д. Гладковой, Н.М. Шаховой, A.M. Сергеева Изд-во: ФИЗМАТ ЛИТ. - 2007г. -296стр.

28. Русаков, C.B. Гипертермия в онкологии: неизвестное об известном /C.B. Русаков // Журнал Онкология. - 2008. - с.60-61.

29. Сироткина, М.А. Изучение сочетанного воздействия энергии СВЧ и золотых наночастиц на опухоли в эксперименте / М.А. Сироткина, В.В. Елагин, A.A. Макарова [и др.] //СТМ. - 2012. - N. 4. - с. 30-35.

30. Субочев, П.В. Ультразвуковой термометр для пассивной акустической термометрии / П.В. Субочев, А.Д. Мансфельд, А.Г. Санин [и др.] // Патент РФ №105150.-2011.

31. Субочев, П.В. Многочастотная акустическая термография при лазерной гипертермии: физическое моделирование / П.В. Субочев, А.Д. Мансфельд, Р.В. Беляев // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - 2010. - № 5 (1). - с. 67-74.

32. Сухов, В.М. Исследование кинетики адсорбции наночастиц гидрозоля металла на поверхности полимера / В.М. Сухов, О.В. Дементьева, М.Е. Карцева, В.М. Рудой // Структура и динамика молекулярных систем. - 2003. -Т. X, № 3. - с. 45-48.

33. Трещалина, Е.М. Коллекция опухолевых штаммов человека / Е.М. Трещалина. под редакцией М.И. Давыдова. - М.:Издательская группа РОНЦ, Практическая медицина. - 2009. - 171с.

34. Тучин, В.В. Оптика биологических тканей: методы рассеяния света в медицинской диагностике. Пер. с англ. / В.В. Тучин // М.: Физматлит. -2011.

35. Фрадкин, Э.А. Способ комплексного лечения распространенных и рецидивных форм злокачественных опухолей / Э.А. Фрадкин, Л. Жаврид, Я. Коврикова // М. - 1994. - 15-18 стр.

36. Хлебцов, Н.Г. Оптика и биофотоника наночастиц с плазмонным резонансом / Н.Г. Хлебцов // Квант. Электроника.- 2008.- Т.38.-№ 6.-Р. 504529.

37. Хлебцов, Н.Г. Золотые наноструктуры с плазмонным резонансом для биомедицинских исследований / Н.Г. Хлебцов, В.А. Богатырев, Л.А. Дыкман, Б.Н. Хлебцов // Российские нанотехнологии. - 2007. - Т.2, №3-4. -с.69-86.

38. Хлебцов, Н.Г. Оптические Методы Определения Параметров Наночастиц с Плазмонным Резонансом / Н.Г. Хлебцов, В.А. Богатырев //

Учебное пособие для студентов старших курсов, специализирующихся в области биофизики и нанобиотехнологии. - 1-63 стр.

39. Ярмоненко, С.П. Биологические основы лучевой терапии опухолей / С.П. Ярмоненко, А.А. Вайнберг, Г.С.Календо // М. - 1976. - с. 67-68.

40. Aaron, J. S. Increased optical contrast in imaging of epidermal growth factor receptor using magnetically actuated hybrid gold/iron oxide nanoparticles / J. S. Aaron, J. Oh, T. A. Larson [et.al]// Opt. Exp.- 2006. - Vol. 14, N. 26. - P. 1293012943.

41. Aaron, J. Polarization microscopy with stellated gold nanoparticles for robust monitoring of molecular assemblies and single biomolecules / J. Aaron, E. de la Rosa, K. Travis [et.al] // Opt. Express. - 2008. - Vol. 16. - P. 2153-2167.

42. Alvarez-Roman, R. Skin penetration and distribution of polymeric nanoparticles / R. Alvarez-Roman, A. Naik, Y.N. Kalia [et.al] // Journal of Controlled Release. - 2004. - Vol. 99. - P. 53-62.

43. Amin, Z. Hepatic metastases: interstitial laser photocoagulation with real-time US monitoring and dynamic CT evaluation of treatment. / Z. Amin, J. J Donald, A. Masters [et.al] // Radiology -1993. - № 187. - P.339-347.

44. Anderson, R. R. Optical properties of human skin / R. R. Anderson, J. A. Parrish // The Science of Photomedicine. Ed. by J.D. Regan, J. A. Parrish. N.Y.: Plenum Press. - 1982. - P. 147-194.

45. Anderson, R. R. Selective photothermolysis: precise micro-surgery by selective absorption of pulsed radiation / R. R. Anderson, J. A. Parrish // Science. -1983. -N. 200. - P. 524-527.

46. Anosov, A. A. Dynamic acoustothermography / A. A. Anosov, R. V. Belyaev, V. A. Vilkov [et.al] //Acoustical Physics. - 2009. - Vol. 55, N. 4-5. - P. 454462.

47. Ara, G. Absorption of ns photoradiation of melanosomes generates acoustic waves and induces pigmented melanoma cell toxicity / G. Ara, R. Anderson, K. Mandel, A.R. Oseroff// Photochem Photobiol. - 1988. - N 47. - P. 37S^10S.

48. Arkin, H. Recent developments in modeling heat transfer in blood perfused tissues / H. L. Arkin, X. Xu, K. R. Holmes // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. - 1994. - Vol. 41, N. 2. - P. 97-107.

49. Arruebo, M. Magnetic nanoparticles for drug delivery / M. Arruebo, R. Fernández-Pacheco, M. R. Ibarra, J. Santamaría // Nanotoday. - 2007. - V. 2, №3 -P.22-32.

50. Baronzio, G. F. Hyperthermia in cancer treatment: a primer / G. F. Baronzio, H.E. Dieter // Springer Edition 1 Imprint Springer US - Boston, MA Series Medical Intelligence. - 2006. - 386 P.

51. Bogatyrev, V.A. Observation of time-depended single-particle light scattering from gold nanorods and nanospheres by using unpolarized dark-field microscopy/ V.A. Bogatyrev, L.A. Dykman, A.V. Alekseeva [et.al] // Proc. SPIE. Nanostructures and Nanoparticles: Fabrication, Properties, and Applications. - 2006. - Vol. 6164. - P. 616401.

52. Bohm, D. A Collective Description of Electron Interactions I. Magnetic Interactions / D.Bohm, D. Pines // Phys. Rev. - 1951. - Vol. 82. - P. 625-629.

53. Borm, P.J.A. The potential risks of nanomaterials: a review carried out for ECETOC/ P.J.A. Borm, D. Robbins, S. Haubold [et.al] / Part Fibre Toxicol. -2006.-Vol. 3.-P. 11-23.

54. Borrelli, N.F. Radio frequency induced hyperthermia for tumor therapy / N.F. Borrelli, A.A. Luderer, J.N Panzario // Patent US4323056. - 1980.

55. Boxer, G.E. Pathways of intracellular hydrogen transport / G.E. Boxer, T.M. Devlin // Science. - 1961. - Vol. 134. - P. 1495-1501.

56. Cai, W. Applications of gold nanoparticles in cancer nanotechnology / W. Cai, T.Gao, H. Hong, J. Sun // Nanotechnology, Science and Applications. -2008.-N. l.-P. 17-32.

57. Cang, H. Gold nanocages as contrast agents for spectroscopic optical coherence tomography / H. Cang, T. Sun, Z.-Y. Li [et.al] // Opt.Lett. - 2005. -Vol. 30.-P. 3048-3050.

58. Carruth, J.A. Medical Lasers: Science and Medical Practice McKenzie / J.A. Carruth, A.L. // Hilger. Bristol. - 1986.

59. Carslaw, H.S. Conduction of Heat in Solids / H.S. Carslaw, J.C. Jaeger // Clarendon Press.Oxford. - 1973.

60. Chang, M.-Y. Increased apoptotic potential and dose-enhancing effect of gold nanoparticles in combination with single-dose clinical electron beams on tumor-bearing mice / M.-Y. Chang, A.-L. Shiau, Y.-H. Chen [et.al] //Cancer Sci. - 2008. - Vol. 99, N. 7. - P. 1479-1484.

61. Chen, M. M. Microvascular contributions in tissue heat transfer / M. M. Chen, K. R. Holmes //Annals of the New York Academy of Sciences. - 1980. -Vol. 335, N. l.-P. 137-150.

62. Chen, W. R. Chromophore-enhanced laser tumor tissue photothermal interaction using an 808 nm diode laser / W. R. Chen, R.L. Adams, E.Heaton [et.al] // Cancer Lett. - 1995. -N. 88. - P. 15-19.

63. Chithrani, B.D. Determining the size and shape dependence of gold nanoparticle uptake into Mammalian cells / B.D. Chithrani, A.A. Ghazani, W.C.W. Chan // Nano Lett. - 2006. - Vol. 6. - P. 662-668.

64. Dales, S. Effects of anaerobiosis on the rates of multiplication of mammalian cells cultured in vitro / S. Dales // Canad J Biochem Physiol. - 1960. - Vol.38. -P. 871-878.

65. Dearnaley, D. P. Comparison of radiation side-effects of conformal and conventional radiotherapy in prostate cancer: a randomised trial / D. P. Dearnaley, V. S. Khoo, A. R. Norman [et.al] // The Lancet. - 1999. - Vol. 353, N. 9149.-P. 267-272.

66. Diagaradjane, P. Modulation of in Vivo Tumor Radiation Response via Gold Nanoshell-Mediated Vascular - Focused Hyperthermia: Characterizing an Integrated Antihypoxic and Localized Vascular Disrupting Targeting Strategy / P. Diagaradjane, A. Shetty, J. C. Wang [et.al] // Nanoletters. - 2008. - V.8, N. 5. - P. 1492-1500.

67. Duck, F.A. Physical properties of tissue: a comprehensive book / F.A. Duck // L.: Academic. - 1990.

68. Durach, M. Toward full spatio-temporal control on the nanoscale / M. Durach, A. Rusina, M. I. Stockman, K. Nelson // Nano Lett. - 2007. - Vol. 7. - P. 3145-3149.

69. Elghanian, R. Selective colorimetric detection of polynucleotides based on the distance-dependent optical properties of gold nanoparticles / R. Elghanian, J.J. Storhoff, R.C. Mucic [et.al] // Science. - 1997. - Vol.277. - P.1078-1081.

70. El-Sayed, I. H. Selective laser photo-thermal therapy of epithelial carcinoma using anti-EGFR antibody conjugated gold nanoparticles / I. H. El-Sayed, X. Huang, M. A. El-Sayed // Cancer Lett. - 2006. - Vol. 239, № 1. - P. 129-135.

71. Faderl, S. The clinical significance of detectionon of residual disease in childhood / S. Faderl, Z. Estrov // Crit.Rev. Oncol. Hematol. - 1998. - Vol. 28 -P. 31-55.

72. Falk, M.H. Hyperthermia in oncology / M.H. Falk, R.D. Issels // International Journal of Hyperthermia. - 2001. - V. 17, N. 1. - P. 1-18.

73. Fujimoto, J.M. Optical coherence tomography, an emerging technology for biomedical imaging and optical biopsy / J.M. Fujimoto, C. Pitris, S.A. Boppart M.E. Brezinski // Neoplasia. -2000. - Vol. 2. - P. 9-25.

74. Gail, T. H. Physical principles of medical ultrasonics / T. H. Gail, D. M. Bakalyar // Edited by Christopher Rowland Hill, and Jeff C. Bamber. Chichester, UK: John Wiley & Sons. - 2004.

75. Gazelle, G. S. Tumor ablation with radio-frequency energy / G. S. Gazelle, S. N. Goldberg, L. Solbiati // Radiology. - 2000. - 217. - P.633-646.

76. Gelikonov, V. M. Optical coherence tomography: physical principles and applications / V. M. Gelikonov, G. V. Gelikonov, L. S. Dolin [et.al] // Laser Physic. - 2003. - Vol. 13. - P. 692-694.

77. Ghosh, P. Gold nanoparticles in delivery applications / P. Ghosh, G. Han, M. De [et.al] // Advanced Drug Delivery Reviews. - 2008. -Vol. 60. - P. 1307-1315.

78. Gobin, A.M. Near-Infrared Resonant Nanoshells for combined Optical imaging and photothermal cancer / A.M. Gobin, M.H. Lee, N.J. Halas [et.al] // NanoLetters. - 2007. - V.7, N.7. - P. 1929-1934. =80

79. Gupta, S. Characterization and Optimization of Gold Nanoparticle-Based Silver-Enhanced Immunoassays / S. Gupta, S. Huda, P. K. Kilpatrick, O. D. Velev // Anal.Chem. - 2007. - Vol. 79. - P. 3810-3820.

80. Haglund, R. F. Nonlinear optical physics and applications of the plasmonic response in metal nanoparticles / R. F. Haglund, J.J. Dubowski, S. Tanev (eds.) // Photon-based Nanoscience and Nanobiotechnology. - 2006. - V. 239. - P. 67-96.

81. Hasan, T. Photodynamic therapy of cancer / T. Hasan, B. Ortel, A. Moor // Holland-Frei Cancer Medicine, 40, B.C Dekker Press. - 2003. - P. 55.

82. Hildebrandt, B. The cellular and molecular basis of hyperthermia / B. Hildebrandt, P. Wust, O. Ahlers [et.al] // Critical reviews in oncology/hematology. - 2002. - Vol. 43. - P. 33-56.

83. Hirn, S. Particle size-dependent and surface charge-dependent biodistribution of gold nanoparticles after intravenous administration / S. Hirn, M. Semmler-Behnke, C. Schleh [et.al] // Eur J Pharm Biopharm. - 2011. - Vol. 77, N. 3. - P. 407-417.

84. Hirsh, L.R. Nanoshell-mediated near-infrared thermal therapy of tumors under magnetic resonance guidance / L.R. Hirsh, R. J. Stafford, J.A. Bankson [et.al] //PNAS. - 2003. - Vol. 100, N. 23. - P. 13549-13554.

85. Huang, X. Determination of the minimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells using immunotargeted gold nanoparticles / X. Huang, P.K. Jain, I.H. El-Sayed // Photochem Photobiol. - 2006. - Vol. 82, N. 2. - P. 412-417.

86. Huang, X. Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles // X. Huang, P. K. Jain, I. H. El-Sayed, M. A. El-Sayed // Lasers Med. Sci. -2008. - Vol. 23. - P. 217-228.

87. Huff, T. B. Hyperthermic effects of gold nanorods on tumor cells / T. B. Huff, L. Tong, Y. Zhao [et.al] // Nanomedicine. - 2007. - Vol. 2, N. 1. - P. 125-132.

88. Ito, A. Medical application of functionalized magnetic nanoparticles / A. Ito, H. Honda, T. Kobayasi // J. Biosci. Bioengng. - 2005. - Vol.100, №1. - P. 1-11.

89. Jain, S. Gold nanoparticles as a novel agents for cancer therapy / S. Jain, D.G. Hirst, J.M. O'Sullivan // The British Journal of Radiology. -2012. - Vol.85. - P. 101-113.

90. James, W. D. Application of INAA to the build-up and clearance of gold nanoshells in clinical studies in mice / W. D. James, L. R. Hirsch, J. L. West [et.al] // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. - 2007. -Vol. 271, N. 2.-P. 455-459.

91. Jolesz, F. A. Magnetic resonance image-guided focused ultrasound surgery / F. A. Jolesz and K. Hynynen // J. Cancer. -2002. - Vol.8. - P.100-112.

92. Jori, G. Photothermal sensitizers: possible use in tumor therapy / G. Jori, J.D. Spikes // J Photochem Photobiol. - 1990. -N. 6. - P. 93-101.

93. Kah, J.C. Control of optical contrast using gold nanoshells for optical coherence tomography imaging of mouse xenograft tumor model in vivo / J.C. Kah, M. Olivo, T.H. Chow [et.al] // J Biomed Opt. - 2009. - Vol. 14, N. 5. - P. 054015.

94. Kah, J.C.Y. Concentration dependence of gold nanoshells on the enhancement of optical coherence tomography images: a quantitative study / J.C.Y. Kah, T.H. Chow, B.K. Ng [et.al] // Appl. Optics. - 2009. - Vol. 48, N.10. -P. D96-D108.

95. Kairemo, K. Nanoparticles in Cancer / K. Kairemo, P. Erba, K. Bergstrom, E.K.J. Pauwels // Current Radiopharmaceuticals. - 2008. - N. 1. - P. 30-36.

96. Khlebtsov, B. Optical amplification of photothermal therapy with gold nanoparticles and nanoclusters / B. Khlebtsov, V. Zharov, A. Melnikov [et.al] // Nanotechnology. - 2006. - N. 17. - P. 5167-5179.

97. Khlebtsov, N. G. Optical properties and biomedical applications of plasmonic nanoparticles / N. G. Khlebtsov, L. A. Dykman // J. Quant. Spectrosc. Radiat.Transfer. - 2010. - Vol. 111. - P. 1-35.

98. Kim, J.-W. Golden carbon nanotubes as multimodal photoacoustic and photothermal high-contrast molecular agents / J.-W. Kim, E. I. Galanzha, E. V. Shashkov [et.al] // Nat. Nanotechnol. - 2009. - Vol. 4. - P. 688-694.

99. Kim, C.S. Enhanced detection of early-stage oral cancer in vivo by optical coherence tomography using multimodal delivery of gold nanoparticles /C.S. Kim, P. Wilder-Smith, Y.-C. Ahn [et.al] // Journal of Biomedical Optics. - 2009. -Vol. 14.-P. 034008.

100. Kottman, J.P. Dramatic localized electromagnetic enhancement in plasmon resonant nanowires / J.P. Kottman, O.J.F. Martin, D.R. Smith, S. Schultz // Chemical Physics Letters. -2001. - Vol.341, N. 1-2. - P. 1-6.

101. Kreibig, U. Optical Properties of Metal Clusters / U. Kreibig, M. Vollmer // Springer, Berlin. - 1995.- Vol. 25.- XVII.- 532 pp.

102. Krenn, J.R. Squeezing the Optical Near-Field Zone by Plasmon Coupling of Metallic Nanoparticles / J.R. Krenn, A. Dereux, J.C. Weeber [et.al] // Physical Review Letters. - 1999. - Vol. 82, N. 18. - P. 2590-2593.

103. Lahiri, B. B. Medical applications of infrared thermography: a review / B. B. Lahiri, S. Bagavathiappan, T. Jayakumar, J. Philip //Infrared Physics & Technology. - 2012. - Vol. 55, N. 4. - P. 221-235.

104. Lai, S. Nanoshell-Enabled Photothermal Cancer Therapy / S. Lai, S. E. Clare, N. J. Halas // Acc. Chem. Res. - 2008. - Vol. 41. - P. 1842-1851.

105. Lammers, T. Tumor-targeted nanomedicines: principles and practice / T. Lammers, W.E. Hennink, G. Storm // British Journal of Cancer. - 2008. - Vol. 99.-P. 392-397.

106. Leamon, C. P. Folate-mediated targeting: from diagnostics to drug and gene delivery / C. P. Leamon, P. S. Low // Drug Discov. Today. - 2001. - № 6. - P. 44-51.

107. Levitz, D. Determinnation of optical scattering properties in highly-scattering media in optical coherence tomography images. / D. Levitz, L. Thrane, M.H. Frosz, P.E. Andersen, C.B. Andersen, J. Valanciunaite, J. Swartling, S. Andersen-Engels, P.R. Hansen // Opt. Expr. - 2004. - Vol. 12. - P.249-259.

108. Lim, C.-K. Phthalocyanine-Aggregated Polymeric Nanoparticles as Tumor-Homing Near-Infrared Absorbes for Photothermal Therapy of Cancer / C.-K. Lim, J. Shin, Y.-D. Lee [et.al] //Theranostics. - 2012. -Vol. 2, N. 9. - P.871-879.

109. Lin, A.W.H. Optically tunable nanoparticle contrast agents for early cancer detection: model-based analysis of gold nanoshells / A.W.H. Lin, N.A. Lewinski, J.L. West [et.al] // J. Biomed. Opt. - 2005. - Vol. 10, N. 6. - P. 064035.

110. Liu, D. Real time 2D temperature imaging using ultrasound / D. Liu, E.S. Ebbini // IEEE Trans Biomed Eng. - 2010. - Vol. 57, N. 12. - P. 16-21.

111. Liu, H. Photothermal therapy of Lewis lung carcinoma in mice using gold nanoshells on carboxylated polystyrene spheres / H. Liu, D. Chen, F. Tang [et.al] //Nanotechnology.- 2008. -N. 19. - P. 1 - 7.

112. Liu, M. Optical properties of rodlike and bipyramidal gold nanoparticles from three-dimensional computations / M. Liu, P. Guyot-Sionnest, T.-W. Lee, and S.K. Gray // Phys. Rev. - 2007. - B 76. - P. 235428.

113. Liu, R.-S. Highly efficient urchin-like bimetallic nanoparticles for photothermal cancer therapy / R.-S. Liu, L.-C. Cheng, J.-H. Huang [et.al] // SPIE Newsroom. -2013. DOI: 10.1117/2.1201301.004676.

114. Liu, S. Toxicology Studies of a Superparamagnetic iron oxide nanoparticle in vivo / S. Liu, Y. Han, L. Yin [et.al] // Advanced Materials Research. - 2008. -Vol. 47, N. 50. -P. 1097-1100.

115. Loo, C. Nanoshell-Enabled Photonics-Based Imaging and Therapy of Cancer / C. Loo, A. Lin, L. Hirsch [et. al] //Technol. Cancer Res. Treat. -2004. -Vol.3, N. 1. -P.33-40.

116. Loo, C. Immunotargeted nanoshells for integrated cancer imaging and therapy / C. Loo, A. Lowery, N.J. Halas [et.al] // Nano Lett. - 2005. - N. 5. - P. 709-711.

117. Lovern, S.B. Electron microscopy of gold nanoparticle intake in the gut of Daphnia magna / S.B. Lovern, H.A. Owen, R. Klaper // Nanotoxicology. - 2008. -Vol. 2, N. l.-P. 43-48.

118. Lowery, A.R. Immunonanoshells for targeted photothermal ablation of tumor cells / A.R. Lowery, A.M. Gobin, E.S. Day [et.al] // International Journal ofNanomedicine. - 2006. - V.l, №2. - P. 1-6.

119. Luk, K.H. Hyperthermia in cancer therapy / K.H. Luk, R.M. Hulse, T.L. Phillips // West J Med. - 1980. - Vol. 132. - P. 179-185.

120. Luo, P. G. Nanotechnology in the Detection and Control of Microorganisms / P. G. Luo, F. J. Stutzenberger // Adv. Appl. Microbiol. - 2008. - Vol. 63. - P. 145-181.

121. Maeda, H. The enhanced permeability and Retention (EPR) effect in tumor Vasculature: the key role of Tumorselective macromolecular drug targeting / H. Maeda // Adv Enzyme Regul. - 2001. - N. 41. - P. 189-207.

122. Maksimova, I.L. Near-infrared laser photothermal therapy of cancer by using gold nanoparticles: Computer simulations and experiment / I.L. Maksimova, G. G. Akchurin, B.N. Khlebtsov [et.al] // Medical Laser Application. -2007. - Vol. 22. - P. 199-206.

123. Malinsky, M. D. Chain length dependence and sensing capabilities of the localized surface plasmon resonance of silver nanoparticles chemically modified with alkanethiol self-assembled monolayers / M. D. Malinsky, K. L. Kelly, G. C. Schatz, R. P. Van Duyne // J. Am. Chem. Soc. - 2001. - Vol. 123. - P. 1471-1482.

124. Maltzahn, G. Computationally Guided Photothermal Tumor Therapy Using Long-Circulating Gold Nanorod Antennas / G. Maltzahn, J.-H. Park, A. Agrawal [et.al] // Cancer Res. - 2009. - Vol. 69, N. 9. - P. 3892-3900.

125. Mayergoyz, I. D. Plasmon Resonances in Nanoparticles /1. D. Mayergoyz, -2013.-p.336.

126. Melancon, M.P. In vitro and in vivo targeting of hollow gold nanoshells directed at epidermal growth factor receptor for photothermal ablation therapy / M.P. Melancon, W. Lu, Z. Yang [et.al] // Mol Cancer Ther. - 2008. -V. 7, N. 6. -P. 1730-1739.

127. Men, L. Oxygen doping effects on super-resolution scattering - mode near-field optical data storage / L. Men, J. Tominaga, H. Fuji [et.al] // Japanese Journal of Applied Physics. - 2000. - Vol. 39. - P. 2639-2632.

128. Milleron, R.S. 'Heated' debates in apoptosis / R.S. Milleron, SB. Bratton // Cell Mol Life Sci. - 2007. - Vol. 64. - P. 2329-2333.

129. Mirza, A. N. Radiofrequency ablation of solid tumors / A. N. Mirza, B. D. Fornage, N. Sneige [et.al] // Cancer J. - 2001. - Vol.7. - P.95-102.

130. Moskovits, M. Surface - enhanced spectroscopy / M. Moskovits // Review of Modern Physics. - 1985. - Vol. 57. - P. 783-826.

131. Nie, S. Probing single molecules and single nanoparticles by surface-enhanced Raman scattering / S. Nie, S.R. Emory // Science. - 1997. - Vol. 275. -P. 1102-1106.

132. Niemz, H. Laser-Tissue Interaction. Fundamental and Applications / H. Niemz // Springer-Verlag. - 1996.

133. Nolsoe, C. P. Interstitial hyperthermia of colorectal liver metastases with a US-guided Nd-YAG laser with a diffuser tip: a pilot clinical study / C. P. Nolsoe, S. Torp-Pedersen, F. Burcharth, [et.al] //Radiology -1993. -N.187. - P.333-337.

134. Oldenburg, S.J. Nanoengineering of optical resonances / S.J. Oldenburg, R.D. Averitt, S.L. Westcott [et.al] //Chemical Physics Letters. - 1998. - V. 288. -P. 243-247.

135. Oldenburg, A.L. Plasmon-resonant gold nanorods as low backscattering albedo contrast agents for optical coherence tomography / A.L. Oldenburg, M.N. Hansen, D.A. Zweifel [et.al] // Optics Express. - 2006. -Vol. 14, N. 15. - P. 6724-6738.

136. O'Neal, D.P. Photothermal tumor ablation in mice using near infrared absorbing nanoshells / D.P. O'Neal, L.R. Hirsch, N.J. Halas [et.al] // Cancer Lett. - 2004. -Vol. 209. - P. 171-176.

137. Oraevsky, A.A. Mechanism of laser ablation for aqueous media irradiated under confined-stress conditions / A.A. Oraevsky, S. L. Jacques, F. K. Tittel // J. Appl. Phys. - 1995. - Vol. 78. - P. 1281-1290.

138. Oraevsky, A.A. Plasma mediate ablation of biological tissues with ultrashort laser pulses / A. A. Oraevsky, L. B. DaSilva, M. D. Feit [et.al] // J.S.T. Quant.Electron. -1996. - Vol. 2. - P. 801-809.

139. Overgaard, K. Investigation on the possibility of a thermic tumor therapy -1. Shortwave treatment of a transplanted isologous mouse mammary carcinoma / K. Overgaard, J. Overgaard // Eur J Cancer. - 1972. - Vol. 8. - P. 573-575.

140. Overgaard, K. Pathology of heat damage / K. Overgaard, J. Overgaard // Proceedings International Symposium on Cancer Therapy by Hyperthermia and Radiation. - 1975. - P. 115-127.

141. Overgaard, J. Effect of hyperthermia on malignant cells in vivo - a review and hypothesis / J. Overgaard // Cancer. - 1977. - Vol. 39. - P.2637-2646.

142. Paciotti, G. F. Colloidal gold: a novel nanoparticle vector for tumor directed drug delivery / G. F. Paciotti, L. Myer, D.Weinreich [et.al] // Drug Deliv. - 2004. -N. 11. - P. 169-183.

143. Park, J. Two-photon-induced photoluminescence imaging of tumors using near-infrared excited gold nanoshells / J. Park, A. Estrada, K. Sharp [et.al] // Optics Express. - 2008. - Vol. 16, N. 3. - P. 1590-1599.

144. Pissuwan, D. Therapeutic possibilities of plasmonically heated gold nanoparticles / D. Pissuwan, S. M. Valenzuela, M. B. Cortie // Trends Biotech.-2006. - Vol. 24, N2. - P. 62-67.

145. Qian, X. In vivo tumor targeting and spectroscopic detection with surface-enhanced Raman nanoparticle tags / X. Qian, X. H. Peng, D. O. Ansari [et.al] // Nat. Biotech. - 2008. - Vol. 26. - P. 83-90.

146. Rieke, V. K. MR thermometry / V. K. Rieke, B. Pauly // J Magnetic Resonance Img. - 2008. -Vol. 27, N. 2. - P. 376-390.

147. Roti Roti, J. L. Cellular responses to hyperthermia (40-46 degrees C): cell killing and molecular events / J. L. Roti Roti // Int. J. Hyperthermia. - 2008. -Vol. 24, N. l.-P. 3-15.

148. Ritchie, R. H. Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films / R. H. Ritchie //Phys. Rev. - 1957.-Vol. 106.-P. 874-881.

149. Rozanova, N. Photothermal ablation therapy for cancer based on metal nanostructures / N. Rozanova, J. Zhang / Sci China Ser B-Chem. - 2009. - Vol. 52, N. 10.-P. 1559-1575.

150. Sadauskas, E. Biodistribution of gold nanoparticles in mouse lung following intratracheal instillation / E. Sadauskas, N. Jacobsen, G. Danscher [et.al] // Chemistry Central Journal. - 2009. -Vol. 3. - P. 16-24.

151. Sapareto, S.A. Thermal Dose Determination in Cancer Therapy / S.A. Sapareto, W. C. Dewey // Radiation Oncology Biology Physics. - 1984. - V.10, N. 6.-P. 787-800.

152. Schaefer, H. Skin Barrier: Principles of Percutaneous absorption / H. Schaefer, T.E. Radelmeier // Basel: Karger. - 1996.

153. Schultz, S. Single-target molecule detection with non bleaching multicolor optical immunolabels / S. Schultz, D.R. Smith, J.J. Mock, D.A. Schultz // Proceedings of the National Academy of Science U.S.A. - 2000. - Vol. 97. - P. 996-1001.

154. Seki, T. Percutaneous microwave coagulation therapy for patients with small hepatocellular carcinoma, comparison with percutaneous ethanol injection therapy / T. Seki, M. Wakabayashi, T. Nakagawa // Cancer (Philadelphia). - 1999. -N85.-P. 1694-1702.

155. Shah, J. Photoacoustic imaging and temperature measurement for photothermal cancer therapy / J. Shah, S. Park, S. Aglyamov [et.al] // J Biomed Opt. - Vol. 13, N. 3. - P. 034024.

156. Shukla, R. Biocompatibility of gold nanoparticles and their endocytotic fate inside the cellular compartment: A microscopic overview / R. Shukla, V. Bansal, M. Chaudhary [et.al] // Langmuir. - 2005. - Vol. 21. - P. 10644.

157. Sirotkina, M.A. OCT-guided laser hyperthermia with passively tumor-targeted gold nanoparticles / M.A. Sirotkina, V.V. Elagin, M.V. Shirmanova [et.al] // J. of Biophotonics. - 2010. - 10. - P.718-727.

158. Sirotkina, M.A. Continuous optical coherence tomography monitoring of nanoparticles accumulation in biological tissues / M.A. Sirotkina, M.V. Shirmanova, M.L.Bugrova [et.al] // J Nanoparticle Research. -2011. - Vol. 13, N. l.-P. 283-291.

159. Sokolov, K. Real-time vital optical imaging of precancer using anti-epidermal growth factor receptor antibodies conjugated to gold nanoparticles / K. Sokolov, M. Follen, J. Aaron [et.al] // Cancer Res. - 2003. - V. 63, № 9. - P. 1999-2004.

160. Sokolov, K. Optical systems for in vivo molecular imaging of cancer / K. Sokolov, J. Aaron, B. Hsu [et.al] // Technol Cancer Res Treat. - 2003. - Vol. 2, № 6.-P. 491-504.

161. Song, C. W. Effect of local hyperthermia on blood flow and microenvironment: a review / C. W. Song // Cancer Research. - 1984. -Vol. 44, N. 10.- P. 4721s-4730s.

162. Stern, J.M. Selective Prostate Cancer Thermal Ablation With Laser Activated Gold Nanoshells / J.M. Stern, J. Stanfield, W.Kabbani [et.al] // The Journal of Urology. - 2008. - Vol. 179, N. 2. - P. 748-753.

163. Stehlin, J.S. Hyperthermic perfusion with chemotherapy for cancers of the extremities / J.S. Stehlin // Surg Gynecol Obstet. - 1969. - Vol.129. - P. 305-308.

164. Stewart, M. E. Nanostructured plasmonic sensors / M. E. Stewart, C. R. Anderton, L. B. Thompson [et.al] // Chem. Rev. - 2008. - Vol. 108. - P. 494521.

165. Svaasand, L.O. Thermal and Optical Properties of Living Tissue / L.O. Svaasand, T. Boerslid, M. Oeveraasen // Laser Surg. Med. - 1985. -Vol. 5. - P. 589-602.

166. Svaasand, L.O. On the physical rationale of laser induced hyperthermia / L.O. Svaasand, C. J. Gomer, E. Morinelli // Lasers Med Sci.- 1990.- № 5.- P. 121-128.

167. Takanori, S. Histological and Immunological Changes after Transurethral Balloon Laser Hyperthermia in the Canine Prostate / S. Takanori, K. Kohey, S. Kazuhiro [et.al] // J. Exp. Med. - 1995. - Vol. 177. - P. 39-48.

168. Terentyuk, G.S. Circulation and distribution of gold nanoparticles and induced alterations of tissue morphology at intravenous particle delivery /G.S. Terentyuk, G.N. Maslyakova, L.V. Suleymanova [et.al] // J. Biophoton. - 2009. -Vol. 2, No. 5.-P. 292-302.

169. Terentyuk, G.S. Laser-induced tissue hyperthermia mediated by gold nanoparticles: toward cancer phototherapy / G.S. Terentyuk, G.G. Akchurin, I.L. Maksimova and V.V. Tuchin // J Biomed Opt. - 2009. - Vol. 14. - P. 021016.

170. Tominaga, J. T. An approach for recording and readout beyond the diffraction limit with an Sb thin film / J. T. Tominaga, M. Nakano, N. Atoda // Appl. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 73. - P. 2078-2080.

171. Tominaga, J. Local plasmon photonic transistor / J. Tominaga, C. Mihalcea, D. B'uchel [et.al] // Applied Physics Letters. -2001. - Vol. 78. - P. 2417-2419.

172. Ulashcyk, V. S. Current and long-term technologies of laser therapy / V. S. Ulashcyk, A. V. Volotovskaya // Proceedings of SPIE. - 2007. - Vol. 5. - P. 6734.

173. Van der Zee, J. Practical limitations of interstitial thermometry during deep hyperthermia / J. Van der Zee, J. N. Peer-Valstar, P. J. M. Rietveld [et.al] // Int J Radiat Oncol Biol Phys. - 1998. - Vol. 40. - P. 1205-12.

174. Visaria, R.K. Enhancement of tumor thermal therapy using gold nanoparticle-assisted tumor necrosis factor- a delivery / R.K. Visaria, R.J. Griffin, B.W. Williams [et.al] // Mol Cancer Ther. - 2006. - Vol. 5, N.4. - P. 1014-1020.

175. Vogel, A. Mechanisms of pulsed laser ablation of biological tissues / A. Vogel, V. Venugopalan // Chem.Rev. - 2003. - Vol. 103. - P. 577-644.

176. Von Ardenne, M. Hyperthermia and Cancer Therapy / M. von Ardenne // Cancer Chemother. Pharmacol. -1980.- Vol. 4, № 137.- P.138-145.

177. Waigh, T.A. Applied Biophysics. A Molecular Approach for Physical Scientists / T.A. Waigh // Chichester: J. Willey and Sons Ltd. - 2007.

178. Waterman, F. M. Blood flow in human tumors during local hyperthermia / F. M. Waterman, L. Tupchong, R. E. Nerlinger, J. Matthews // International Journal of Radiation Oncology Biology Physics. - 1991. - Vol. 20, N. 6. - P. 1255-1262.

179. Weaver, R. L. Ultrasonics without a source: Thermal fluctuation correlations at MHz frequencies / R. L. Weaver, O.I. Lobkis //Physical Review Letters. -2001.-Vol. 87, N. 13.-P. 134301.

180. Weeber J.C. Plasmon polaritons of metallic nanowires for controlling submicron propagation of light / J.C. Weeber, A. Dereux, C. Girard [et.al] // Physical Review. -1999. - Vol. B 60. - P. 9061-1968.

181. Weia, C.-W. Design and Synthesis of New Gold Nanuparticles for Enhanced Photoacoustic Response / C.-W. Weia, C. Poeb, C.-M. Chenb [et.al] // Photons Plus Ultrasound: Imaging and Sensing. Proc. of SPIE. - 2010. - Vol. 7564. - P. 75641S.

182. Welch, A. J. Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue / A. J. Welch, M. J. C. Van Gemert // Plenum Press, New York. - 1995.

183. Welch, A.J. The Thermal response of Laser Irradiated Tissue / A.J. Welch // IEEE. J. Quant. Elec. QE-20. - 1984. - P. 1471-1481.

184. Wu, C. Metal nanoshells as a contrast agent in near-infrared diffuse optical tomography / C. Wu, X. Liang, H. Jiang // Optics Communications.- 2005.- Vol. 253.- P. 214-221.

185. Wust, P. Hyperthermia in combined treatment of cancer / P. Wust, B. Hildebrandt, G. Sreenivasa [et.al] // The Lancet Oncology.- 2002.-№. 3.- P. 487497.

186. Xu, H. X. Spectroscopy of Single Hemoglobin Molecules by Surface Enhanced Raman Scattering / H. X. Xu, E. J. Bjerneld, M. Kail, L. Borjesson // Physical Review Letters. - 1999. - Vol. 83, N. 21. - P. 4357-4360.

187. Yang, P.-H. Transferrin-mediated gold nanoparticle cellular uptake / P.-H. Yang, X. Sun, J.-F. Chiu [et.al] // Bioconjugate Chem. - 2005. - Vol. 16. - P. 494-496.

188. Yatsui, T.Highly efficient excitation of optical near-field on an apertured fiber probe with an asymmetric structure / T. Yatsui, M. Kourogi, M. Ohtsu // Applied Physics Letters. - 2001. -Vol. 79. P. 4583-4586.

189. Yguerabide, J. Resonance light scattering particles as ultrasensitive labels for detection of analytes in a wide range of applications / J. Yguerabide, E. J. Yguerabide // Cell. Biochem. Suppl. - 2001. - Vol. 37. - P. 71- 81.

190. Yoon, S.J. Biodegradable plasmonic nanoclusters as contrast agent for photoacoustic imaging / S.J. Yoon, S. Mallidi, J.M. Tam [et.al] // Photons Plus Ultrasound: Imaging and Sensing. Proc. of SPIE. - 2010. - Vol. 7564. - P. 756437.

191. Zaman, R.T. In Vivo Detection of Gold Nanoshells in Tumors Using Diffuse Optical Spectroscopy / R.T. Zaman, P. Diagaradjane, S. Krishnan, J.W. Tunnell // IEEE J. Sel. Top Quant Elec. - 2007. - V. 13, N. 6. - P. 1715-1720.

192. Zharov, V.P. Synergistic enhancement of selective nanophotothermolysis with gold nanoclusters: potential for cancer therapy / V.P. Zharov, E.N. Galitovskaya, C. Johnson, T. Kelly // Lasers Surg Med. - 2005. - Vol. 37, N. 3. -P. 219-226.