Наночастицы, собирающиеся внутри опухолей, удерживают лекарства и контрастные агенты
Обычно наночастицы для доставки препаратов или контрастных агентов в опухоли сначала загружают полезным грузом, а затем вводят в организм. Хотя такой подход эффективен, скорость проникновения наночастиц из кровотока в центр опухоли относительно невелика.
Исследователи из Университета Торонто показали, что система, которая собирается в наночастицу уже внутри опухоли, может значительно увеличить скорость накопления клинически важных молекул в новообразовании, при этом надежно удерживая их там. Уоррен Чан и постдок Стивен Перро провели это исследование, результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Целью проекта было создать систему, сочетающую высокую скорость проникновения малых молекул в опухоль с низкой скоростью их выведения, характерной для наночастиц. Это позволило бы максимизировать количество препарата или контрастного агента в опухоли, при этом быстро выводя из организма активное вещество, оставшееся в кровотоке или попавшее в здоровые ткани.
Для этого ученые использовали двухэтапный подход:
- Сначала вводятся 30-нанометровые золотые наночастицы, покрытые полимером с биотином на конце. Полимер предотвращает слипание частиц, а биotin служит для последующего связывания. В течение 24 часов многие из этих частиц накапливаются в опухоли, а остальные выводятся из организма.
- Затем вводится активное вещество (лекарство или контрастный агент), связанное со стрептавидином — белком, который прочно и специфично связывается с биотином. Эта малая молекула легко проникает в опухоль и другие ткани. Однако, попав в опухоль, она практически необратимо связывается с предварительно накопленными золотыми наночастицами, что резко снижает скорость ее выведения из опухоли.
Используя в качестве активной молекулы флуоресцентную метку, связанную со стрептавидином, исследователи отследили кинетику накопления в опухоли. Результаты оказались впечатляющими:
- Скорость накопления активной молекулы в опухоли увеличилась почти в 200 раз по сравнению с контрольной группой, не получавшей биотиновые золотые наночастицы.
- В предварительно обработанных опухолях накопилось в 5 раз больше флуоресцентного зонда, чем в контроле.