Наночастицы против рака: обнаружить и уничтожить

21.07.2015 Наука и жизнь

Различные виды наночастиц смогут быть как средством онкодиагностики, так и ассистентами в истреблении раковых клеток.

При онкологических болезнях принципиально важно своевременно найти растущую опухоль, и не просто обнаружить, а определить ее границы. Для этого необходимо какое-то вещество, которое возможно было бы легко заметить «снаружи» и которое, попав в организм, связывалось бы раковыми клетками.

Люминесцирующий раствор наночастиц из оксида гафния с редкоземельными элементами. (Фото: ИТМО.) Наночастица из оксида гафния под трансмиссионным электронным микроскопом. Упорядоченные точки — это атомы в нанокристаллах. (Фото: ИТМО.) Раковая клетка (синим), окруженная наночастицами. (Фото: UC San Diego Jacobs School of Engineering / Flickr.com.) ‹ ›

Сейчас в качестве для того чтобы диагностического средства все чаще пробуют применять наночастицы. Перед органическими соединениями у них имеется преимущество: органические вещества недолговечны и скоро расщепляются, наночастицы же остаются в организме продолжительно и их возможно применять в самых тканях и разных органах.Наночастицы против рака: обнаружить и уничтожить Но с ними имеется неприятность – наночастицы не всегда надёжны.

К примеру, узнаваемые полупроводниковые наночастицы, именуемые квантовыми точками, владеют неповторимыми люминесцентными особенностями (другими словами субстрат, с которым они связались, возможно найти по свечению), но они притом достаточно токсичны, так что применять их возможно лишь при анализе клеток в пробирке.

Исследователи из Университета IT, оптики и механики (ИТМО) и Швейцарской высшей технической школы Цюриха создали наночастицы, каковые отличаются от квантовых точек в удачную сторону. Они складываются из оксида гафния со встроенными в него ионами редкоземельных металлов, например, тербия и европия: редкоземельные элементы несут ответственность за люминесценцию, а оксид гафния играет роль прозрачной матрицы, поддерживающей это свечение. Преимущество же их в том, что оксид гафния никак не вредит клеткам.

Иначе, редкоземельные элементы схожи по размеру атомов с гафнием, так что в кристаллической решетке наночастиц гафний местами заменили на них. Такие замены разрешают поменять спектр свечения: к примеру, частицы с тербием дают зеленый свет, а с европием – красный. Частицы с различной светимостью смогут быть нужны для ответа узких задач.

Помимо этого, наночастицы, благодаря заменам одних атомов на другие, приобретают дополнительный поверхностный заряд, так что они не слипаются, а равномерно распределяются в биологических жидкостях. (Это значит, к примеру, что они не будут затыкать сосуды.)

Редкоземельные элементы сами по себе все-таки токсичны, но, будучи встроены в решетку оксида гафния, клеткам они не вредят. В статье в Colloids and Surfaces B: Biointerfaces авторы пишут, что такие наночастицы возможно применять как для визуализации опухолей, так и для детекции сосудистых повреждений при инсультах и инфарктах. В возможности же они, быть может, понадобятся не только для диагностики, но и для лечения: под действием рентгеновских лучей редкоземельные элементы и гафний ионизируют около себя молекулы воды, а те преобразовываются в агрессивные свободные радикалы, талантливые убить раковые клетки.

Второй метод «наноборьбы» со злокачественными опухолями предлагают в собственной статье в Nature Communications исследователи из Массачусетского технологического университета. Как мы знаем, что одна из задач иммунитета – истреблять раковые клетки. Для этого у иммунной совокупности имеется различные средства, и одно из них – особенный белок TRAIL, что сидит на мембране иммунных клеток: в то время, когда иммунная клетка касается белком TRAIL раковой клетки, то в раковой запускается апоптоз – программа клеточного суицида.

Опыты с лекарственными препаратами на базе TRAIL нежданно продемонстрировали, что его эффективность зависит от того, какие конкретно механические силы действуют на раковые клетки: если они находятся под действием гидродинамических сил, каковые их тянут и растягивают, то чувствительность к иммунному белку у них увеличивается.

Значит, для большего лечебного результата необходимо усилить механическое действие на клетки. Для этого и пригодились наночастицы. Их сделали из биоразлагаемого полимера PLGA (poly(lactic-co-glycolic acid)) и покрыли вторым полимером, полиэтиленгликолем, к которому присоединили антитела, связывающиеся со своеобразными белками раковых клеток.

Частицы, введенные кровь, прилипали к метастазным опухолевым клеткам, и по причине того, что клетки пребывали в потоке крови, наночастицы многократно усиливали гидродинамические силы, действующие на клеточную мембрану.

У мышей, которым вводили наночастицы, а позже додавали еще лекарство с белком TRAIL, количество метастазных клеток быстро уменьшалось, и кроме этого уменьшалось количество новых опухолей. В опытах применяли частицы размером от 100 нанометров до 1 микрометра, и оказалось, что чем частицы больше, тем они действеннее. Кроме этого принципиально важно было, дабы их достаточно большое количество садилось на клеточную мембрану.

Предположительно, тут все дело в том, что наночастицы под действием гидродинамических сил делают необходимые рецепторы на мембране раковых более дешёвыми для иммунитета.

По словам авторов работы, простые клетки никак не страдали от наночастиц, каковые, по всей видимости, достаточно совершенно верно имели возможность отличать здоровые клетки от больных. В возможности их желают испытать с другими иммуннотерапевтическими средствами, дабы отыскать самый эффективный способ лечения.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: жизнь и Наука (nkj.ru)

Случайные записи:

Эти продукты могут уничтожить рак


Похожие статьи, которые вам понравятся: