Физики и биологи из России научились использовать наночастицы из кремния для "подсветки" и уничтожения раковых опухолей при помощи ультразвука, не причиняя вреда здоровым тканям, говорится в статье, опубликованной в журнале Nanotechnology.
"Мы нашли "щадящий" режим терапевтического воздействия на раковые клетки, который не приводит к массовому разрыву клеток, но, судя по всему, сводится по большей части лишь к разрушению внутриклеточных органелл наночастицами. Важно то, что покрытие наночастиц биополимером не ухудшает их акустических свойств, а, по сути, приводит к лучшему терапевтическому эффекту", — рассказывает Андрей Свиридов из МГУ имени Ломоносова, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
В последние годы физики, химики и даже нанотехнологи начали разрабатывать новые методики проведения хирургических операций и терапии, которые проводятся без вскрытия тела и нанесения повреждений тканям и органам. К примеру, исследователи разработали наночастицы, которые вводятся в опухоль и затем нагреваются при помощи лазера, что уничтожает рак, но не трогает здоровые клетки. Схожим образом действует генная терапия и специальные лекарства, подавляющие рост сосудов в опухоли и "удушающие" раковые клетки.
Свиридов и его коллеги под руководством профессора Виктора Тимошенко создали особые наночастицы из кремния, покрытые специальным полимерным составом, которые можно одновременно использовать и для изучения раковых опухолей, и для их уничтожения, "подсвечивая" такие частицы ультразвуком.
Главной проблемой подобных методик лечения рака, как рассказывают ученые, является то, что ультразвук и поглощающие его наночастицы часто действуют слишком не избирательно, уничтожая не только опухоль, но и здоровые клетки. Кроме того, такие наночастицы часто слишком быстро растворяются внутри организма, что не позволяет их использовать для наблюдений за клетками из-за их недолговечности и токсичности.
Тимошенко, Свиридов и их коллеги решили эту проблему, покрыв наночастицы из пористого кремния слоем декстрана, биополимера из молекул глюкозы. Такие частицы, как отмечают биологи, не только разлагаются медленнее, чем их "голые" аналоги, но и светятся при их облучении ультрафиолетом, что позволяет использовать их для "подсветки" изучаемых тканей и образцов клеток.
Эти частицы ученые испытали на культурах раковых клеток, извлеченных из гортани человека, облучая ультразвуком по отдельности и в присутствии наночастиц.
Как показали эти опыты, "чистый" ультразвук почти не действует на раковые клетки, тогда как его комбинация с наночастицами аккуратно убивает их, уничтожая митохондрии и прочие органеллы в раковых клетках. Сами наночастицы, как показали многодневные наблюдения за клетками, почти не мешают их жизни, если их концентрация не превышает определенного порога.
Помимо усиления ультразвука, данные наночастицы, как отмечают исследователи, можно использовать для доставки лекарств и прочих молекул внутрь здоровых или раковых клеток. Их нагрев при помощи ультразвука или радиоволн сделает молекулы лекарств более подвижными, что усилит их эффективность.
Помимо МГУ, в создании этих наночастиц участвовали ученые из НИЯУ МИФИ в Москве, ИТЭБ РАН в Пущино, университета Лиона (Франция) и Тринити-колледжа в Дублине (Ирландия).