Терапевтические наночастицы: новый смысл "сахарного покрытия" для лекарств

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST), изучающие наночастицы с сахарным покрытием для возможной терапии рака, обнаружили тонкий баланс, который делает частицы более эффективными, чем предполагает общепринятая точка зрения. Подобно людям в толпе, соблюдающим личное пространство, частицы работают, потому что сближаются, но не слишком сильно.

В сотрудничестве с коллегами из Университета Джонса Хопкинса, Дартмутского колледжа, Университета Манитобы и двух биофармацевтических компаний команда NIST показала, что частицы — по сути, покрытые сахаром частицы оксида железа шириной около 100 нанометров — являются мощными убийцами рака из-за их взаимодействия друг с другом, которое не свойственно меньшим наночастицам. Это взаимодействие, которое многие биоинженеры считали нежелательным, на самом деле помогает более крупным частицам лучше нагреваться под воздействием переменного магнитного поля. Поскольку это тепло разрушает раковые клетки, результаты работы могут помочь инженерам разработать более эффективные частицы и методы лечения.

Две биотехнологические компании, Micromod Partikeltechnologie и Aduro BioTech, создали частицы, показавшие большой потенциал в лечении рака у мышей, и обратились в NIST за помощью в понимании причин их эффективности. «Но они прислали нам частицы, которые были намного крупнее, чем допускает общепринятая точка зрения», — говорит материаловед NIST Синди Деннис.

Исследования с помощью нейтронного рассеяния в Центре исследований нейтронов NIST показали, что более крупные ядра из оксида железа притягиваются друг к другу, но сахарное покрытие имеет выступающие волокна, делая его похожим на одуванчик. Эти волокна отталкиваются, когда две частицы сближаются слишком сильно, заставляя их разлетаться и сохранять расстояние, не позволяющее антителам их атаковать, вместо того чтобы слипаться. Более того, когда частицы всё же сближаются, центры из оксида железа вращаются вместе под влиянием магнитного поля, что генерирует больше тепла и локализует его выделение. Все эти факторы помогли наночастицам уничтожить опухоли молочной железы у трёх из четырёх мышей после одного сеанса лечения без рецидива.

«Это "притяжение-отталкивание" — часть борьбы, которая фиксирует расстояние между наночастицами, — говорит Деннис. — Это говорит о том, что мы можем стабилизировать взаимодействующие частицы способами, которые потенциально окупятся в клинической практике».

Источник: C.L. Dennis et al. Nearly complete regression of tumors via collective behavior of magnetic nanoparticles in hyperthermia. Nanotechnology, 20 (2009) 395103. doi:10.1088/0957-4484/20/39/395103