Без вреда здоровью: российские учёные разработали безопасные наночастицы для целевого лечения рака

Кремниевые наночастицы могут служить совершенно безвредным для организма агентом для тераностики онкологии.

Кремниевые наночастицы могут служить совершенно безвредным для организма агентом для тераностики онкологии.
Фотография Dr Andrejs Liepins.

Исследователи из МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами из Йенского университета Фридриха Шиллера (Friedrich-Schiller-Universität Jena) и Йенского института фотонных технологий (IPHT) сумели доказать применимость кремниевых наночастиц для диагностики и лечения рака. Учёные впервые продемонстрировали их способность эффективно проникать в больные клетки и, выпустив заключённое в них лекарство, быстро разлагаться, не накапливаясь в организме.

Направление, в котором работают учёные, называется тераностикой. Необычное слово обозначает процесс одновременной диагностики болезни и её лечения. Одно из её применений — выявление и лечение ряда онкологических заболеваний с помощью наночастиц, наполненных лекарством и адресно попадающих внутрь клетки опухоли. Но сегодня многие из таких наночастиц не отвечают требованию биосовместимости. По словам одного из участников исследования Любови Осминкиной, старшего научного сотрудника физфака МГУ, при вводе в организм наночастицы действуют быстро, попадают куда нужно, вылечивают то или иное заболевание, однако спустя месяцы у пациента начинают болеть печень, почки, лёгкие и даже голова.

"Всё потому, что наночастицы золота, серебра, оксида титана, селенида кадмия и огромное множество других фактически из организма не выводятся, — поясняет Осминкина. — При попадании в кровоток они застревают во внутренних органах и спустя некоторое время начинают наносить вред организму за счёт пролонгированных токсических эффектов".

В поисках не только биосовместимых, но и биодеградируемых транспортировщиков для адресной доставки лекарств учёные обратили внимание на кремний. Наночастицы, "сотканные" из него, точно не повредят организму — и даже помогут, — поскольку результатом их распада является кремниевая кислота, необходимая организму для укрепления костей и роста соединительных тканей.

Как раз этими наночастицами и занималась Осминкина, когда получила в 2013 году грант DAAD-МГУ "Владимир Вернадский" для получения фотолюминесцентных наночастиц из пористых кремниевых нанонитей для тераностики.

Работать она поехала в Йену, в Институт фотонных технологий. Особое внимание молодой сотрудницы МГУ привлекла рамановская микроспектроскопия. В её основе лежит способность молекул к так называемому неупругому рассеянию монохроматического света, которое сопровождается изменением их внутреннего состояния и, соответственно, изменением частоты излучаемых в ответ фотонов (элементарных частиц света).

Этот вид спектроскопии отличает относительная простота и обилие получаемой информации — достаточно осветить вещество лазером и проанализировать спектр полученного излучения. С её помощью учёные сканировали содержимое живой клетки и, сравнивая полученные спектры, выстраивали картину того, что и где в ней находится.

"Эта методика позволяла не только определить местонахождение наночастицы в клетке (сигналы от кремния и компонентов клетки находятся на различных частотах), но и наблюдать за процессом её распада. Последнее стало возможно потому, что, как уже было известно, рамановский спектр от кремниевой наночастицы зависит от её размера — чем она меньше, тем он становится шире и сдвигается в сторону более низких частот", — говорит учёный.

Осминкина выигрыла ещё один грант DAAD-МГУ — теперь на реализацию своей новой идеи. Суть нового исследования Осминкиной и её коллег сводилась к тому, что в клетки рака молочной железы внедрялись кремниевые наночастицы размером 100 нанометров и затем, в частности, с помощью рамановского микроспектрометра учёные наблюдали за происходящим в клетках в течение различного времени: от пяти часов до 13 суток. По рамановским спектрам и восстановленным из них изображениям частиц и клеток они увидели, как в первые пять-девять часов наночастицы локализуются на клеточных мембранах, за последующие сутки проникают внутрь клетки и потом начинают биодеградировать, о чём свидетельствовало уменьшение амплитуды сигнала, расширение спектра и появление пика от аморфной фазы кремния. На 13-е сутки наночастицы полностью растворяются и сигнал пропадает.

"Таким образом, — говорит Осминкина, — мы впервые доказали, что пористые кремниевые наночастицы могут служить совершенно безвредным для организма агентом для тераностики многих онкологических заболеваний. Они не только легко проникают в больную клетку, но, если их напитать через поры лекарством, могут выпускать его в ней в процессе своего распада. Считаю, что результаты нашей работы имеют огромное значение в перспективе создания лекарств на основе биосовместимых и биодеградируемых наночастиц кремния".

Результаты исследования были опубликованы в научном издании Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine.

Сегодня

Вы можете получать оповещения от vesti.ru в вашем браузере