Наноструктурные материалы для лечения гипоксических опухолей

Гипоксия — типичная характеристика большинства опухолей, возникающая из-за быстрого потребления кислорода тканью опухоли при его недостаточном поступлении через деформированные и аномальные опухолевые сосуды. Гипоксия в опухолевой ткани повышает вероятность метастазирования и наделяет устойчивые к гипоксии опухолевые клетки резистентностью к некоторым видам терапии, включая химиотерапию, радиотерапию, фотодинамическую терапию и иммунотерапию.

Быстрое развитие наноматериалов открыло новые области в биомедицинских приложениях. Наночастицы, нагруженные лекарствами, легче накапливаются в опухолевых тканях по сравнению с малыми молекулами. Кроме того, наноматериалы легко модифицировать и наделять расширенными мультифункциональными свойствами, что благоприятно для терапии опухолей.

Одна из стратегий — прямое повышение уровня кислорода в опухолевых тканях. Для облегчения гипоксической среды опухоли используются кислород-переносящие, кислород-генерирующие и кислород-экономящие наноматериалы. По мере повышения уровня кислорода в опухоли снижается резистентность гипоксических клеток к терапии, и лечение становится более эффективным.

Другая стратегия — снижение кислородной зависимости. Терапии, не зависящие от кислорода, являются мощным оружием против гипоксических опухолей. Свободные радикалы — вещества с сильными окислительными свойствами, способные вызывать гибель клеток. Радикал-генерирующие наноматериалы можно использовать для лечения опухолей без кислородной зависимости. Кроме того, некоторые газообразные молекулы играют важную роль в физиологической регуляции, а терапевтические газ-генерирующие наноматериалы могут контролировать доставку газа для терапии гипоксических опухолей.

В новом обзоре, опубликованном в пекинском журнале National Science Review, учёные из Уханьского университета и Южно-Центрального университета национальностей (Китай) представили последние достижения в области наноматериалов для лечения гипоксических опухолей. Сянь-Чжэн Чжан и коллеги обобщили наноматериалы для лечения гипоксических опухолей с помощью разных стратегий:

1. Повышение уровня кислорода в опухолях с помощью наноматериалов (кислород-переносящих, кислород-генерирующих, кислород-экономящих) для усиления кислород-зависимой терапии.
2. Снижение кислородной зависимости с помощью наноматериалов (терапевтических газ-генерирующих и радикал-генерирующих) для терапии гипоксических опухолей.

Они также обозначили потенциальные направления развития будущих наноматериалов для лечения гипоксических опухолей. «Кислород-переносящим или кислород-генерирующим наноматериалам сложно обеспечить постоянное облегчение гипоксии для терапии опухоли, — отметил Чжан. — Необходимо разрабатывать наноматериалы с контролируемым и пролонгированным высвобождением кислорода в опухолевом очаге, что может быть благоприятно для синергетической терапии».