Исследователи из МГУ имени М.В. Ломоносова и нескольких университетов Германии доказали целесообразность использования наночастиц для диагностики и лечения рака. В исследовании было продемонстрировано, что частицы способны эффективно проникать в больные клетки и, выпустив, заключенное в них лекарство, быстро разлагаться, не накапливаясь в организме. Статья опубликована в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine.
По словам одного из участников исследования Любови Осминкиной из МГУ, наночастицы золота, серебра, оксида титана, селенида кадмия и огромное множество других фактически из организма не выводятся. При попадании в кровоток они застревают во внутренних органах и спустя некоторое время начинают наносить вред организму за счет пролонгированных токсических эффектов. Этих недостатков оказался лишен кремний. Наночастицы из него не просто не вредят организму, но и помогают — поскольку результатом их распада является кремниевая кислота, необходимая организму для укрепления костей и роста соединительных тканей.
Ученые провели исследование биодеградации наночастиц с помощью рамановской микро-спектроскопии. «Эта методика позволяла не только определить местонахождение наночастицы в клетке — сигналы от кремния и компонентов клетки находятся на различных частотах, — но и наблюдать за процессом ее распада. Последнее стало возможно потому, что, как уже было известно, рамановский спектр от кремниевой наночастицы зависит от ее размера — чем она меньше, тем он становится шире и сдвигается в сторону более низких частот», — пояснила Любовь Оминкина.
Клетки рака молочной железы инкубировались с кремниевыми наночастицами размером 100 нм, и затем ученые наблюдали за происходящим в клетках в течение различного времени: от 5 часов до 13 суток. По рамановским спектрам и восстановленным из них изображениям частиц и клеток они увидели, как в первые 5-9 часов наночастицы локализуются на клеточных мембранах, за последующие сутки проникают внутрь клетки и потом начинают биодеградировать, о чем свидетельствовало уменьшение амплитуды сигнала, расширение спектра и появление пика от аморфной фазы кремния. На 13-е сутки наночастицы полностью растворяются и сигнал пропадает.
«Таким образом, мы впервые доказали, что пористые кремниевые наночастицы могут служить совершенно безвредным для организма агентом для тераностики многих онкологических заболеваний, — сказала Любовь Осминкина, — Они не только легко проникают в больную клетку, но, если их напитать через поры лекарством, могут выпускать его в ней в процессе своего распада. Считаю, что результаты нашей работы имеют огромное значение в перспективе создания лекарств на основе биосовместимых и биодеградируемых наночастиц кремния».
Рисунок 1:
Слева: Схематическое изображение процессов биодеградации кремниевых наночастиц: (I) локализация наночастиц на мембране клетки; (II), проникновение наночастиц в цитоплазму клетки, сопровождающееся частичной биодеградацией наночастиц; (III) полное растворение кремниевых наночастиц через 10-13 дней их инкубации в клетке.
Справа: Спектры комбинационного рассеяния света (рамановские спектры) кремниевых наночастиц, снятые в течение различного времени их инкубации в клеткахMCF-7 (рак молочной железы): 9 ч, 48 ч и 13 дней инкубации изображены красным, синим и зеленым спектром, соответственно. Врезка: соответствующие изображения XZ-сечения клетокMCF-7, культивируемых с наночастицами, полученные с помощью рамановской спектроскопии. Источник: Любовь Осминкина.
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
