Ученые разработали наночастицы, способные убивать раковые клетки за три дня. Йод, входящий в их состав, во время облучения высвобождает электроны, которые разрушают ДНК опухоли. Этот способ оказался более эффективным, чем простая лучевая терапия.
Исследование провела команда из Института интегрированных наук о клеточных материалах Киотского университета (iCeMS). В одной из предыдущих работ ученые показали, что наночастицы с гадолинием могут убить раковые клетки при облучении в 50,25 килоэлектронвольта. Теперь авторы разработали пористые наночастицы-органосилики, содержащие йод. Он дешевле, чем гадолиний, и высвобождает электроны при более низких затратах энергии.
Авторы работы рассеивали наночастицы через сфероиды опухоли — 3D-ткани, содержащие несколько раковых клеток. Облучение сфероидов в течение 30 минут с помощью рентгеновских лучей с энергией 33,2 килоэлектронвольта привело к их полному разрушению в течение трех дней. Ученые выяснили, что это оптимальный уровень энергии.
Как показал анализ, наночастицы захватываются опухолевыми клетками и локализуются непосредственно за пределами ядер. Нужное количество рентгеновской энергии на ткани побудило йод высвободить электроны, что затем вызвало двухцепочечные разрывы в ядерной ДНК и гибель клеток.
«Наше исследование — важный пример использования квантовой физики для уничтожения раковых клеток, — рассказал Котаро Мацумото, соавтор работы. — Похоже, облако электронов генерируется близко к ДНК, вызывая разрывы двойных нитей, которые трудно восстановить, что в итоге приводит к запрограммированной гибели клеток».
В будущих исследованиях команда хочет понять, как электроны высвобождаются из атомов йода и когда они подвергаются воздействию рентгеновских лучей. Ученые также работают над размещением йода на ДНК, а не рядом с ней, чтобы повысить эффективность и проверить наночастицы на моделях рака мыши.