Наноалмазы для доставки лекарств

Исследователи из Северо-Западного университета показали, что наноалмазы эффективно доставляют химиотерапевтические препараты в клетки без негативных эффектов, связанных с современными агентами доставки. Их исследование, опубликованное в журнале Nano Letters, первым демонстрирует использование наноалмазов — нового класса наноматериалов — в биомедицине. Эта модель также может использоваться для других применений, например, для борьбы с туберкулезом или вирусными инфекциями.

Наноалмазы могут значительно улучшить лечение рака, ограничивая неконтролируемое воздействие токсичных препаратов на организм. Исследовательская группа под руководством Дина Хо, Ph.D., сообщает, что агрегированные кластеры наноалмазов идеально подходят для переноса химиотерапевтического препарата и защиты от него нормальных клеток. Препарат медленно высвобождается только после достижения клеточной мишени.

Другое подтвержденное преимущество материала — наноалмазы не вызывают воспаления клеток после высвобождения препарата, когда остаются только «голые» алмазы. «Есть много материалов, которые хорошо доставляют лекарства, но нам нужно смотреть, что происходит после доставки», — сказал Хо. «Как клетки реагируют на искусственный материал, оставшийся в организме? Наноалмазы — это высокоупорядоченные структуры, которые нравятся клеткам. Если бы это было не так, клетки воспалялись бы».

Чтобы сделать материал эффективным, исследователи манипулировали отдельными наноалмазами диаметром всего 2 нанометра, формируя агрегированные кластеры диаметром от 50 до 100 нанометров. Препарат, загруженный на поверхность отдельных алмазов, не активен, пока наноалмазы агрегированы; он становится активным только когда кластер достигает цели, распадается и медленно высвобождает препарат.

Благодаря большой доступной площади поверхности кластеры могут нести большое количество препарата — почти в пять раз больше, чем обычные материалы. Наноалмазы также растворимы в воде, что важно для любого потенциального средства доставки лекарств.

В исследовании использовали живые клетки макрофагов мыши, клетки колоректальной карциномы человека и доксорубицин гидрохлорид — широко используемый химиотерапевтический препарат. Препарат был успешно загружен на кластеры наноалмазов, которые эффективно доставили его внутрь клеток. Попав внутрь, кластеры распались и медленно высвободили препарат.

В генетических исследованиях клетки подвергали воздействию «голых» наноалмазов (без препарата) и анализировали три гена, связанных с воспалением, и один ген апоптоза (гибели клеток), чтобы увидеть реакцию клеток на чужеродный материал. Анализ показал отсутствие долгосрочной токсичности, воспаления или гибели клеток. Клетки хорошо росли в присутствии наноалмазов.

Эта работа подробно описана в статье «Active nanodiamond hydrogels for chemotherapeutic delivery». В исследовании также участвовал сотрудник NanoCarbon Research Institute, Ltd. Статья была опубликована онлайн перед печатной публикацией. Аннотация доступна через PubMed.

Источник: Национальный институт рака