Связка слов «наночастицы» и «рак» стала уже немного привычной. Множество лабораторий по всему миру стараются протащить лекарства в раковые клетки за счет этих самых наночастиц. Хотя, казалось бы, если лекарство не проходит в клетку само, как поможет такому прохождению привязывание лекарственной молекулы к куску другого вещества, который заведомо больше неё?
Адресная доставка лекарств – это очень удобно. Во-первых, тратится меньше лекарства для создания нужной концентрации в нужном месте. Во-вторых, что намного важнее, препарат (зачастую довольно ядовитый) не воздействует на здоровую часть организма. Дьявол, как обычно, в деталях.
Прежде всего, надо точно знать, чем болен человек. Поэтому важность точного диагноза возрастает неимоверно. Впрочем, сейчас не об этом. Во-вторых, необходимо, чтобы лекарство с носителем попадало только (или преимущественно) в нужные клетки, и почти не попадало в остальные. А это подразумевает не только перебор носителей, но и проверку их на всех (!) типах клеток в организме. Более того, успех опытов in vitro совершенно не гарантирует, что результат повторится в теле животного или, тем более, человека, потому что условия, в которых находятся испытуемые вещества, немного отличаются. И этого «немного» вполне достаточно, чтобы испортить эксперимент.
Тем не менее, ученые уже смогли придумать несколько способов доставки наночастиц в определенные клетки. В основном, раковые. Из самых перспективных можно перечислить магнитные и инертные наночастицы, например, из магнетита или золота. Они проходят через клеточную мембрану опухолевых клеток благодаря пришитым к ним веществам, которые «нравятся» раковым клеткам. В основном, это фолиевая кислота. Потребность опухолевых клеток в ней в тысячу раз выше, чем у обычных. Дальше существует два пути – либо мощный нагрев металлических наночастиц магнитным полем (в случае магнетита) с последующей гибелью наполненных ими клеток, либо более слабый нагрев, который сопровождается десорбцией с поверхности наночастицы предварительно налепленного на неё лекарственного препарата.
Второй способ начали разрабатывать, потому что с термодеструкцией возникли проблемы. Во-первых, гибли и здоровые клетки, в которые случайно занесло наночастицы. А во-вторых, процесс оказался не настолько быстрым, как хотелось бы, и срабатывал навроде сирены. Поэтому часть опухолевых клеток вместо гибели начинала активно размножаться и метастазировать. Кстати, золотые нанокомплексы пытались применить, потому что магнетит сам по себе оказался довольно токсичным. Но и у золота оказались свои проблемы – слишком маленькая удельная поверхность, например, из-за чего можно налепить довольно малое количество лекарственного препарата.
В поисках инертных наночастиц с развитой поверхностью, способных проникать через клеточную мембрану и удовлетворить ещё куче условий, сломано немало копий. У группы ученых из НИТУ «МИСиС» вместе с коллегами из ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии, а также Университета Квинсленда (Брисбен, Австралия), получилось довольно оригинальное решение на основе гексагонального нитрида бора, который дает потрясающие поверхностные показатели. Оказалось, он не только хорошо присоединяет к себе фолиевую кислоту, но и способен адекватно сорбировать/десорбировать доксорубицин. За счет разности в кислотности среды в межклеточном пространстве и в клетке доксорубицин удерживается на поверхности наночастицы, пока она не попала в клетку, и улетает творить своё черное дело после того, как клеточный барьер пройден.
«Таким образом, лекарство выделяется практически исключительно внутри раковых клеток, что сильно снижает общую концентрацию препарата в организме — и, как следствие, предотвращает интоксикацию», — рассказывает один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Андрей Матвеев.
Материал оказался благодатным не только в раковой терапии, но и как катализатор фотоактивных процесов, о чем подробнее написано в журнале Beilstein Journal of Nanotechnology. Нитрид бора так перевозбудил атомы серебра, что сделал эффективным каталитическое получение водорода из метанола. Там же, кстати, рассказывается, как о комплексную наночастицу убилась целая колония тестовых бактерий Escherichia coli. И что через этот материал вполне можно обеззараживать воду.
P.S. Какие ещё свойства скрывает новый нанокомплекс, ещё предстоит выяснить, но и этого достаточно для активного применения. Тем не менее, установка по получению наночастиц работает (см. фото 1), так что главные открытия — впереди.
Адресная доставка лекарств – это очень удобно. Во-первых, тратится меньше лекарства для создания нужной концентрации в нужном месте. Во-вторых, что намного важнее, препарат (зачастую довольно ядовитый) не воздействует на здоровую часть организма. Дьявол, как обычно, в деталях.
Прежде всего, надо точно знать, чем болен человек. Поэтому важность точного диагноза возрастает неимоверно. Впрочем, сейчас не об этом. Во-вторых, необходимо, чтобы лекарство с носителем попадало только (или преимущественно) в нужные клетки, и почти не попадало в остальные. А это подразумевает не только перебор носителей, но и проверку их на всех (!) типах клеток в организме. Более того, успех опытов in vitro совершенно не гарантирует, что результат повторится в теле животного или, тем более, человека, потому что условия, в которых находятся испытуемые вещества, немного отличаются. И этого «немного» вполне достаточно, чтобы испортить эксперимент.
Тем не менее, ученые уже смогли придумать несколько способов доставки наночастиц в определенные клетки. В основном, раковые. Из самых перспективных можно перечислить магнитные и инертные наночастицы, например, из магнетита или золота. Они проходят через клеточную мембрану опухолевых клеток благодаря пришитым к ним веществам, которые «нравятся» раковым клеткам. В основном, это фолиевая кислота. Потребность опухолевых клеток в ней в тысячу раз выше, чем у обычных. Дальше существует два пути – либо мощный нагрев металлических наночастиц магнитным полем (в случае магнетита) с последующей гибелью наполненных ими клеток, либо более слабый нагрев, который сопровождается десорбцией с поверхности наночастицы предварительно налепленного на неё лекарственного препарата.
Второй способ начали разрабатывать, потому что с термодеструкцией возникли проблемы. Во-первых, гибли и здоровые клетки, в которые случайно занесло наночастицы. А во-вторых, процесс оказался не настолько быстрым, как хотелось бы, и срабатывал навроде сирены. Поэтому часть опухолевых клеток вместо гибели начинала активно размножаться и метастазировать. Кстати, золотые нанокомплексы пытались применить, потому что магнетит сам по себе оказался довольно токсичным. Но и у золота оказались свои проблемы – слишком маленькая удельная поверхность, например, из-за чего можно налепить довольно малое количество лекарственного препарата.
В поисках инертных наночастиц с развитой поверхностью, способных проникать через клеточную мембрану и удовлетворить ещё куче условий, сломано немало копий. У группы ученых из НИТУ «МИСиС» вместе с коллегами из ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии, а также Университета Квинсленда (Брисбен, Австралия), получилось довольно оригинальное решение на основе гексагонального нитрида бора, который дает потрясающие поверхностные показатели. Оказалось, он не только хорошо присоединяет к себе фолиевую кислоту, но и способен адекватно сорбировать/десорбировать доксорубицин. За счет разности в кислотности среды в межклеточном пространстве и в клетке доксорубицин удерживается на поверхности наночастицы, пока она не попала в клетку, и улетает творить своё черное дело после того, как клеточный барьер пройден.
«Таким образом, лекарство выделяется практически исключительно внутри раковых клеток, что сильно снижает общую концентрацию препарата в организме — и, как следствие, предотвращает интоксикацию», — рассказывает один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Андрей Матвеев.
Материал оказался благодатным не только в раковой терапии, но и как катализатор фотоактивных процесов, о чем подробнее написано в журнале Beilstein Journal of Nanotechnology. Нитрид бора так перевозбудил атомы серебра, что сделал эффективным каталитическое получение водорода из метанола. Там же, кстати, рассказывается, как о комплексную наночастицу убилась целая колония тестовых бактерий Escherichia coli. И что через этот материал вполне можно обеззараживать воду.
P.S. Какие ещё свойства скрывает новый нанокомплекс, ещё предстоит выяснить, но и этого достаточно для активного применения. Тем не менее, установка по получению наночастиц работает (см. фото 1), так что главные открытия — впереди.