Исследователи научились помечать полые микро- и наночастицы из карбоната кальция радиоактивными изотопами. Благодаря этому можно будет проверить их безопасность для организма человека и животных, а также использовать их для визуализации раковых опухолей. Об этом пишет пресс-служба Университета ИТМО со ссылкой на статью в научном журнале ACS Applied Materials and Interfaces.
"Все больные ткани, например, раковые, имеют совершенно другую систему кровотока, нежели здоровые. И сама поврежденная ткань имеет очень большие поры, через которые крупным частицам карбоната кальция будет гораздо проще проникать. Так можно детектировать пораженные раком ткани и наблюдать, как развиваются раковые метастазы",
– рассказала Елена Герасимова, инженер из Университета ИТМО и один из авторов исследования.
За последнее десятилетие ученые создали несколько принципиально новых методов лечения рака и других болезней, которые основаны на различных органических или неорганических наночастицах. В некоторых случаях эти структуры участвуют в уничтожении опухоли или ликвидации источника болезни непосредственно, выступая в качестве своеобразной мишени, на которую наводятся или иммунные клетки, или излучение лазера.
В других случаях наночастицы лишь доставляют лекарства и токсины в опухоль, благодаря чему врачи усиливают эффективность работы этих веществ и уменьшают их дозу. Роль подобных "контейнеров" для доставки препаратов могут играть самые разные органические структуры, которые имитируют клетку, а также разные неорганические соединения, в том числе материалы с магнитными свойствами, благодаря чему управлять их движением можно с помощью магнитов.
В последние годы, как отмечает Герасимова, специалисты научились создавать полые наночастицы из мела и полимерных оболочек. При попадании в организм они растворяются относительно медленно, постепенно высвобождая спрятанные в них лекарства или токсины. Благодаря этому можно использовать подобные наночастицы для уничтожения раковых опухолей и точечной доставки препаратов.
Этому, однако, пока мешает то, что у ученых не было надежной методики, с помощью которой можно было бы наблюдать за тем, что происходит с подобными наночастицами внутри тела человека и подопытных животных. Без этого невозможно оценить то, насколько они опасны для здоровья и как именно распространяются по различным органам.
Ученые из России и Франции решили эту проблему. С помощью их методики можно маркировать частицы карбоната кальция произвольных размеров метками из радиоактивного галлия-68. В результате распада атомов этого изотопа образуются позитроны, благодаря чему за частицами, которые ими помечены, можно следить с помощью позитронно-эмиссионной томографии.
Как показали опыты Герасимовой и ее коллег, атомы галлия-68 можно вставлять внутрь меловой оболочки микрочастиц и наночастиц напрямую, если добавить его в раствор, в котором послойно формируются эти капсулы. В таком случае радиоизотоп оказывается между слоями карбоната кальция и не покидает наночастицы до того, как они полностью не растворятся внутри организма пациента.
Получив набор пустых частиц разных размеров с такими пометками, ученые проследили за тем, как они распространяются по организму нескольких крыс. Для этого исследователи поместили животных в обычный ПЭТ-томограф и проследили за тем, где были сосредоточены источники гамма-лучей, которые рождались в результате аннигиляции позитронов в организме животных.
Эти опыты показали, что размер частиц сильно влиял на то, в каких органах они накапливались. К примеру, крупные структуры размером около пяти микрон накапливались в легких, а наночастицы мела оказывались в печени и селезенке. Это позволяет диагностировать или лечить болезни конкретных органов, подобрав подходящий размер нано- или микрочастиц, заключают ученые.