Жидкометаллические «нано-терминаторы» для доставки лекарств в раковые клетки

Исследователи из Университета Северной Каролины и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл разработали новый метод доставки лекарств, использующий биоразлагаемый жидкий металл для таргетирования раковых клеток. Этот метод обещает усилить действие противоопухолевых препаратов.

Как создаются нано-носители

Чтобы создать «нано-терминаторы», объемный жидкий металл (сплав галлия и индия) помещают в раствор, содержащий два типа молекул — полимерные лиганды. Раствор подвергают ультразвуковой обработке, в результате чего жидкий металл распадается на нанокапли диаметром примерно 100 нанометров. Лиганды прикрепляются к поверхности капель, а на их поверхности формируется окисленная «кожура». Вместе это предотвращает слияние нанокапель обратно.

Затем в раствор вводят противоопухолевый препарат доксорубицин (Dox). Один из лигандов на поверхности капли захватывает и удерживает молекулы Dox. Нагруженные лекарством нанокапли можно отделить и ввести в кровоток.

Механизм действия в раковой клетке

Второй тип лигандов на каплях эффективно находит раковые клетки, заставляя рецепторы на их поверхности захватывать нанокапли. Клетка поглощает их.

Попав внутрь, более высокий уровень кислотности в раковой клетке растворяет окисленную кожуру нанокапель. Это высвобождает лиганды, которые, в свою очередь, выпускают Dox внутри клетки.

Дополнительные преимущества

• Визуализация: Без кожуры и лигандов нанокапли сливаются в более крупные капли жидкого металла, которые относительно легко обнаружить с помощью диагностических методов, что потенциально помогает врачам локализовать опухоли.
• Усиление терапии: Жидкий металл продолжает реагировать с кислой средой раковой клетки и растворяется, высвобождая ионы галлия. Эти ионы усиливают эффективность противоопухолевых препаратов, в том числе против лекарственно-устойчивых клеточных линий.
• Биоразлагаемость и безопасность: Этот процесс постепенно разрушает металл, сводя к минимуму долгосрочную токсичность. По результатам in vitro тестов, жидкий металл полностью разлагается за несколько дней в форму, которую организм может поглотить или отфильтровать без заметных токсических эффектов.

Результаты испытаний

Исследователи протестировали методику на мышиной модели и обнаружили, что она значительно эффективнее в подавлении роста опухолей рака яичников, чем Dox сам по себе. Важно, что наблюдение за мышами в течение 90 дней не выявило признаков токсичности, связанной с жидким металлом.

«Это было исследование, доказывающее концепцию, но результаты очень обнадеживают», — говорит ведущий автор работы Чжэнь Гу. — «Как вымышленный Терминатор, этот носитель трансформируется: разбивается из объемного материала, сливается внутри раковых клеток и в конечном итоге разлагается и выводится».

Исследование «Transformable liquid-metal nanomedicine» опубликовано 2 декабря в журнале Nature Communications.