Ученые создали безвредные наночастицы для лечения рака
Исследователи из МГУ им. М.В. Ломоносова совместно с немецкими коллегами применили наночастицы кремния для диагностики и лечения рака. Впервые продемонстрирована способность частиц проникать в больные клетки и полностью растворяться после доставки лекарств. Детали исследования представлены в статье в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine.
Направление работы команды — «тераностика» (совмещение терапии и диагностики). Одно из её применений — обнаружение онкологических заболеваний с помощью наночастиц, несущих лекарство для целевой доставки в раковую клетку. Многие существующие наночастицы не соответствуют требованию биосовместимости. По словам исследователя Любови Осминкиной, некоторые частицы могут действовать быстро и точно доставлять препарат, но вызывать поражения печени, почек, легких или головные боли спустя месяцы.
«Причина в том, что наночастицы золота, серебра, оксида титана, селенида кадмия и другие не выводятся полностью, — объясняет Любовь Осминкина. — Попадая в кровоток, они могут застревать во внутренних органах и со временем наносить вред организму из-за пролонгированного токсического эффекта».
В поисках не только биосовместимого, но и биоразлагаемого транспорта для целевой доставки лекарств ученые исследовали пористый кремний. Они предположили, что эти наночастицы не нанесут вреда, так как продукт их растворения — кремниевая кислота — необходима для костей и соединительных тканей.
С помощью рамановской спектроскопии ученые сканировали содержимое живой клетки. «Именно тогда у меня возникла идея исследовать биодеградацию наночастиц с помощью рамановской микроспектроскопии, — говорит ученый. — Этот метод позволяет не только локализовать наночастицы в клетке, но и наблюдать за процессом их распада. Последнее возможно, потому что рамановский спектр наночастиц кремния зависит от их размера — чем они меньше, тем шире становится спектр, смещаясь к низким частотам».
Суть нового исследования Осминкиной заключалась в инкубации клеток рака молочной железы со 100 нм наночастицами кремния и последующем наблюдении с помощью рамановского микроспектрометра за тем, что происходит в клетках в разные периоды времени — от 5 часов до 13 дней. Они увидели, как в первые 5–9 часов наночастицы локализуются на мембранах клеток, проникают внутрь в течение следующих суток, а затем начинают биодеградировать, о чем свидетельствует уменьшение амплитуды сигнала, уширение спектра и появление пика аморфной фазы кремния. Было показано, что на 13-й день наночастицы полностью растворяются, и сигнал исчезает.
«Таким образом, мы впервые показали, что пористые наночастицы кремния могут быть полностью безвредными тераностическими агентами для многих видов рака. Они легко проникают в больную клетку и, будучи наполненными лекарством, высвобождают его в процессе растворения. Я считаю, что результаты нашей работы имеют большое значение в долгосрочной перспективе как основа для создания препаратов на основе биосовместимых и биоразлагаемых наночастиц кремния», — говорит Любовь Осминкина.