Laser Engineering of HfN-Based Nanoparticles for Safe NIR-I Photothermal and X-ray Enhancing Cancer Therapies

Transition metal nitrides are robust alternatives to noble metals in plasmonics, offering strong NIR absorption, high melting points, and chemical stability. Hafnium nitride (HfN) nanoparticles are especially promising owing to the high atomic number of hafnium, which could provide X-ray-based theranostic functionalities in addition to the prominent plasmonic properties. However, their biomedical potential has remained unexplored due to difficulties in synthesis of pure water-dispersible nanostructures. Here, we use femtosecond laser ablation in acetone to produce HfN-based nanoparticles exhibiting a red-shifted plasmon resonance spanning both the NIR-I and NIR-II windows. We then present the first in vivo assessment of the biocompatibility, photothermal performance, and radiosensitizing capacity of HfN-based nanomaterials. We show that PEGylated HfN nanoparticles exhibit negligible cytotoxicity across three cancer cell lines in vitro and no significant long-term adverse effects in healthy mice following intravenous administration. NIR-I photothermal therapy of 4T1 tumor-bearing mice after systemic nanoparticle administration leads to a 2.4-fold suppression of tumor growth and a significant extension of survival. The multimodal therapeutic potential of HfN is demonstrated by the enhanced efficacy of X-ray radiotherapy after local administration of nanoparticles. Laser ablated engineering of hafnium nitrides establishes this nanomaterial as a promising candidate for multimodal optical and radiosensitizing theranostics.

Babkova JS, Zelepukin IV, Gorelik LV, Popov AL, Pastukhov AI, Tikhonowski GV, Savinov MS, Kolmanovich DD, Pivovarov NA, Kapitannikova AY, Popov AA, Sogomonyan AS, Skribitsky VA, Mirkasymov AB, Kabashin AV, Deyev SM

IBCH: 12456
Ссылка на статью в журнале: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202529532
Кол-во цитирований на 02.2026: 0
Данные статьи проверены модераторами 2026-02-14

Список научных проектов, где отмечена публикация

  1. Онкотераностика и проблемы резистентности к противоопухолевым и антибактериальным препаратам (23 Апреля 2024 года — 31 Декабря 2026 года). Деев С.М., Алексеева Н.А., Алексеева Л.Г., Алипер Е.Т., Алферова В.А., Андрианова А.Г., Бабкова Ю.С., Баранова А.А., Баранова М.Н., Белогуров А.А., Богачук А.П., Бочаров Э.В., Буренина О.Ю., Бычков М.Л., Веретененко И.И., Волков Д.В., Габибов А.Г., Гордеева В.Д., Горелик Л.В., Грязнова О.Ю., Гуляк Е.Л., Дерябин А.С., Доброчаева К.Л., Евпак А.С., Егорова Н.С., Емельянов Е.А., Ермолаева Е.О., Ефремов Р.Г., Житлов М.Ю., Жучков В.А., Захарова М.Ю., Звягин А.В., Зелепукин И.В., Зинченко А.А., Калганова А.И., Кириченко А.В., Кирпичников М.П., Кнорре В.Д., Ковалева Д.К., Коваленко Е.И., Кокаева И.С., Коновалова Е.В., Коншина А.Г., Короткова Н.А., Коршун В.А., Котельникова О.В., Котельникова П.А., Кравченко Т.В., Крылов Н.А., Кудряева А.А., Кузьмина О., Курбацкая И.Н., Лазарев И.В., Логвинов А.С., Люкманова Е.Н., Мазур Р.В., Маллаев Р.А., Соболева (Мирзоева) Н.З., Миркасымов А.Б., Мусатова О.Е., Нечаева А.М., Никитин Т.Д., Никонова А.В., Нольде Д.Е., Оджомоко Л.О., Орлова Д.А., Панина И.С., Пахомов А.А., Пахомова Т.Е., Пижонков Н.А., Пипия С.О., Полянский А.А., Похоруков Д.А., Прокопенко Ю.А., Прошкина Г.М., Родионов В.И., Ротанова Т.В., Рубцов Ю.П., Рябуха Я.А., Саватеева Н.С., Сапожникова К.А., Серова Е.В., Синичич А.А., Смирнов И.В., Согомонян А.С., Спаллоне А., Степанова (Украинская) В.М., Стрельцова М.А., Сутугин Ю.А., Терехов С.С., Фролова А.Ю., Хаврошечкина Е.В., Ходарович Ю.М., Холоденко Р.В., Цетлин В.И., Чумаков С.П., Шилова П.А., Шлепова О.В., Шрамова Е.И., Шульга А.А.. Грант, Бюджетное финансирование.
  2. UPD2024-0182. . Внебюджетное финансирование.
  3. AMX-22-RE-AB-107. . Внебюджетное финансирование.
  4. ANR-23-CE07-0051. . Внебюджетное финансирование.