Российские ученые «обучают» ультразвук обнаруживать и убивать раковые клетки

Российские ученые «обучают» ультразвук обнаруживать и убивать раковые клетки

Группа физиков и биологов из России под руководством профессора Виктора Тимошенко из Национального исследовательского ядерного университета МИФИ использовала кремниевые наночастицы для подсветки и уничтожения раковых опухолей с помощью ультразвука. Результаты их работы были опубликованы недавно в журнале Nanotechnology. Особенность метода заключается в том, что здоровые ткани остаются неповрежденными.

«Мы подобрали режим частичной нагрузки для терапевтического воздействия на раковые клетки. При этом не происходит их массового разрыва. В основном воздействие сводится к разрушению наночастицами внутриклеточных органелл», — рассказал Андрей Свиридов из МГУ им. Ломоносова. Он считает, что покрытие частиц биополимером не ухудшает их акустических свойств, но обеспечивает при этом лучший терапевтический эффект.

В последнее время физики, химики и специалисты в сфере нанотехнологий разрабатывают новые хирургические и терапевтические методы, применение которых не сопровождаются повреждением тканей и органов. Например, им удалось создать наночастицы, которые внедряются в опухоль, а затем нагреваются с помощью лазера. Это уничтожает рак, но не повреждает здоровые клетки. Аналогичный эффект достигается с помощью генной терапии и специальных медицинских препаратов, препятствующих росту сосудов в теле опухоли, что приводит к голоданию раковых клеток.

Свиридов и его коллеги создали специальные наночастицы кремния, которые также могут быть использованы для изучение раковых опухолей и их уничтожения с помощью ультразвука.

Главная проблема подобных методов лечения рака состоит в том, что ультразвук и наночастицы часто действуют неизбирательно, разрушая не только опухоль, но и здоровые клетки. Более того, нано-частицы слишком быстро растворяются в организме.

Тимошенко, Свиридов и их коллеги решили эту проблему, покрыв наночастицы из пористого кремния слоем декстрана, биополимера из молекул декстрозы. Такие частицы, утверждают биологи, не только медленнее растворяются, но также светятся под воздействием ультрафиолетового излучения, что позволяет использовать их для освещения исследуемых опухолей и образцов клеток.

В рамках эксперимента было произведено воздействие на раковые клетки, извлеченные из опухоли гортани, отдельно с помощью только ультразвука, и в присутствии наночастиц. Опыт показал, что «чистый» ультразвук не производит эффекта на раковые клетки, в то время как его комбинация с нано-частицами убивает их, разрушая митохондрию и другие органеллы раковых клеток.

Помимо усиления действия ультразвука, нано-частицы могут быть использованы для доставки лекарственных препаратов и других молекул внутрь здоровых или раковых клеток. Нагревание с помощью ультразвука или радиоволн делает терапевтические молекулы более подвижными, что повышает их эффективность.

Эти методы должны в течение нескольких лет пройти ряд клинических испытаний на животных или добровольцах. Как известно, подобные эксперименты далеко не всегда завершаются позитивным результатом.