Исследователи из Сколтеха и Израильского медицинского центра Хадасса в Москве разработали гибридные наноструктурированные частицы, которые можно направлять к опухоли при помощи градиента магнитного поля, отслеживать их положение по уровню флуоресценции и с помощью ультразвука инициировать высвобождение лекарственного препарата. Разработанная технология может способствовать повышению точности адресной доставки лекарств при проведении химиотерапии у онкологических больных.
Созданы управляемые наноносители для точной адресной доставки противоопухолевых препаратов / ©Getty images
Результаты исследования опубликованы в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. Сегодня для лечения онкологических заболеваний используются такие методы, как химиотерапия, иммунотерапия, лучевая терапия и хирургия. Однако ни один из этих методов не обладает необходимой избирательностью, а это означает, что при воздействии на опухоль затрагиваются и здоровые ткани. Кроме того, из-за их высокой токсичности для всего организма пациент зачастую с трудом переносит назначаемое лечение.
Одно из возможных решений проблемы — использование так называемой фокальной терапии, позволяющей при помощи наночастиц направлять лекарственный препарат точно к опухоли. Для изготовления наночастиц исследовались несколько вариантов биосовместимых материалов. Эта технология также может использоваться в диагностических целях в дополнение к методам визуализации.
Группа ученых Сколтеха под руководством профессора Дмитрия Горина из Центра фотоники и квантовых материалов и профессора Тимофея Зацепина из Центра наук о жизни разработала многофункциональные наноструктурированные частицы, содержащие магнитные наночастицы – флуоресцентные красители Cy5 или Cy7, а также лекарственный препарат доксорубицин.
Исследования с помощью МРТ проводились заведующим отделением лучевой и ультразвуковой диагностики Медицинского центра Хадасса, кандидатом медицинских наук Кириллом Петровым. Исследования методами динамического рассеяния света (ДРС) и флуоресцентной томографии, а также гистологические исследования проведены на оборудовании Центра коллективного пользования «Биовизуализация и спектроскопия» Сколковского института науки и технологий.
Нанокапсулы можно направлять на определенные участки опухоли при помощи градиента магнитного излучения, обеспечивая высокий контраст при визуализации высокого разрешения методами МРТ, оптоакустической и флуоресцентной визуализации. Высвобождение лекарственного препарата инициируется при помощи ультразвука. Капсулы — многокомпонентные, что обеспечивает их многофункциональность и, в частности, возможность использования различных типов визуализации (флуоресцентная, оптоакустическая, МРТ), дистанционного высвобождения препарата (направленный ультразвук) и навигации (градиент магнитного поля).
«Капсулы для доставки лекарственных препаратов изготовлены с использованием двух методов. Один из них – метод индуцированной кристаллизацией адсорбции (FIL) был предложен соавторами статьи ранее и успешно использован для загрузки неорганических наночастиц, белков, низкомолекулярных лекарственных веществ и так далее в частицы ватерита субмикронного размера. Частицы ватерита использовались в качестве темплейтов при изготовлении носителей и удалялись после образования оболочки из полимера. Для создания такой биоразлагаемой полимерной оболочки применялся метод полиионной сборки», – рассказывает Дмитрий Горин.
Исследователи провели эксперименты in vitro и исследования на животных in vivo, продемонстрировав не только работоспособность предложенного метода, но и повышение точности адресной доставки доксорубицина в печень с высвобождением препарата при помощи ультразвука. «Эта технология должна пройти доклинические исследования на моделях животных с целью оценки терапевтической эффективности и безопасности такой системы доставки лекарственных препаратов. Эти исследования планируется провести на следующем этапе нашей работы», – отмечает Тимофей Зацепин.
