Новые данные о нанотрубках открывают перспективы для биомедицинского применения

Углеродные нанотрубки показали себя как высокоточные средства доставки противоопухолевых агентов в злокачественные клетки. Однако отсутствие данных об их судьбе после высвобождения терапевтического груза было серьёзным препятствием для прогресса. Два исследования в Центре нанотехнологий для онкологии, сфокусированном на терапии, дали обнадёживающие ответы после месяцев отслеживания крошечных трубок в организмах мышей.

Ранее было известно, что большинство наноматериалов накапливаются в органах, таких как печень и селезёнка, что вызывало опасения из-за неизвестного срока их сохранения там. Однако, согласно исследованию под руководством доктора философии Хонджи Дая и его коллег из Стэнфордского университета и Центра нанотехнологий для онкологии, опасения о накоплении трубок в жизненно важных органах можно отбросить.

Группа доктора Дая обнаружила, что углеродные нанотрубки покидают организм в основном через фекалии, частично — через мочу. «Это приятно знать, — сказал Дай. — Теперь доказано, что они действительно выводятся из системы».

Что ещё важнее, данные этого исследования, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, должны развеять опасения, что длительное нахождение нанотрубок в органах окажется токсичным для мышей. «Ни одна из мышей не умерла и не показала никаких аномалий в биохимии крови или в основных органах, — отметил доктор Дай. — Они выглядят очень здоровыми и набирают вес, как обычные мыши. Никакой очевидной токсичности не наблюдается».

Ключом к этому исследованию стало использование Рамановской спектроскопии для мониторинга локализации и концентрации углеродных нанотрубок в организме мыши. Углеродные нанотрубки дают сильный и характерный Рамановский сигнал. Предыдущие методы детекции, основанные на присоединении флуоресцентных меток или спектроскопических маркеров к нанотрубкам, давали ненадёжные результаты, в основном из-за слишком короткой стабильности конструкции «нанотрубка-флуоресцентная метка».

Использование Рамановской спектроскопии также позволило исследователям отслеживать, как долго нанотрубки остаются в кровотоке — ключевое фармакокинетическое свойство. Эти данные показали, что покрытие углеродных нанотрубок полиэтиленгликолем (PEG) обеспечивает время циркуляции около 10 часов, что подходит для целей доставки лекарств и визуализирующих агентов.

Во втором исследовании, проведённом доктором философии Джином Мияваки из Университета Кюсю и его коллегами в Японии, было обнаружено, что чистые одностенные углеродные нанорога, похожие на нанотрубки, также нетоксичны в течение 3 месяцев даже при чрезмерных дозах. В работе, опубликованной в журнале ACS Nano, представлены данные, показывающие, что введение нанорогов непосредственно в лёгкие крыс не вызывало токсичности; пероральные дозы также не были токсичны, за исключением уровней, превышающих 2 грамма нанорогов на килограмм массы тела, что намного выше любого ожидаемого разумного воздействия. Тесты на мутагенность показали, что углеродные нанороги также не являются канцерогенными.

Работа доктора Дая и коллег подробно описана в статье «Циркуляция и долговременная судьба функционализированных, биосовместимых одностенных углеродных нанотрубок у мышей, исследованных с помощью Рамановской спектроскопии». Исследование поддержано Альянсом по нанотехнологиям в онкологии Национального института рака (NCI).

Работа доктора Мияваки и коллег представлена в статье «Токсичность одностенных углеродных нанорогов». В исследовании также участвовали специалисты из NEC Corporation и Университета Мейдзё.

Источник: Национальный институт рака