Ученые открыли способ неинвазивного высвобождения лекарственных препаратов внутри раковых клеток. Это приблизило исследователей к созданию системы таргетной доставки противораковых препаратов. Результаты исследования опубликованы в издании Laser and Photonics Reviews.
Есть лекарства, способные бороться со злокачественными опухолями, но для их эффективной работы нужны новые подходы таргетной доставки лекарств непосредственно к раковым клеткам, которые бы не затрагивали здоровые клетки. Одним из таких подходов является доставка препаратов с помощью микро- и наночастиц. При такой доставке создаются локально высокие концентрации препарата в зоне опухоли при минимальных системных концентрациях во всем организме, сообщает РИА «Новости».
Резонансные полупроводниковые наночастицы оксида железа, из которого состоит ржавчина, могут локально нагреваться под воздействием лазера и преобразовывать получаемый свет в тепло. Если подобные частицы поместить в оболочку полимерных контейнеров-капсул для доставки биоактивных веществ в клетки, при дистанционном нагреве можно будет высвобождать лекарственные препараты в нужном месте.
Российские ученые со своими французскими и китайскими коллегами разработали такие капсулы. Ученые из ИТМО должны были сделать частицы-носители светочувствительными. Французские исследователи составили полное описание всего спектра структур полупроводниковых наночастиц, а китайские ученые визуализировали процесс вскрытия капсул с лекарством.
Биологические эксперименты по доставке лекарственного препарата в первичные опухолевые клетки провели сотрудники Первого медицинского университета Санкт-Петербурга.
«Мы протестировали наши системы для доставки лекарств инвитро на стволовых и опухолевых клетках. Стволовые клетки в этом эксперименте были использованы как модель здоровых клеток, а опухолевые клетки - как модель больных клеток. В качестве контроля клетки были просто облучены лазером с теми же параметрами. В итоге действие противоопухолевого лекарства было направлено в отношении опухолевых клеток при облучении их лазером, в то время как в отношении здоровых клеток практически не наблюдалась токсичность лекарств. Таким образом были созданы эффективные светочувствительные системы для доставки лекарств в клетки», - приводятся в пресс-релизе Университета ИТМО слова Михаила Зюзин, одного из авторов исследования.
Отмечается, что преимущество оксида железа заключается в том, что это не только эффективный нанонагреватель, но также локальный нанотермометр. Таким образом, при облучении частиц можно контролировать температуру, предотвращая перегрев здоровых клеток и тканей.
«Наночастицы в данном случае выступают как преобразователи света в тепло и одновременно как термометр. Дело в том, что измерить температуру традиционными способами на таких маленьких объектах крайне сложно. Например, есть разные методики, которые используют красители, которые при достижении определенной температуры выгорают и перестают светить. Но проблема в том, что это не многоразовая термометрия, а также она бинарна, то есть мы можем понять только: это выше какой-то температуры или ниже – да или нет. Конкретных показателей там не будет. А полупроводниковые наночастицы эффективно поглощают свет и преобразуют его в тепло. Из-за этого у него начинает немного меняться частота колебания кристаллической решетки и иначе начинает рассеиваться свет. По этим изменениям мы можем определить, насколько мы нагрели частицу, а также видим на спектрометре эти данные», – пояснил первый автор статьи Георгий Зограф.
Ученые будут продолжать работу в этом направлении. В следующем году будут проводиться доклинические исследования на лабораторных животных.
Ранее сообщалось, что ученые из США вывели способ предотвращения развития раковых клеток.
