Наночастица с лекарством для отслеживания проникновения противоопухолевых препаратов в клетки

Полимерные наночастицы, высвобождающие лекарство с контролируемой скоростью внутри клеток, могут повысить эффективность многих клинических препаратов. Исследователи из A*STAR разработали наглядный способ оценки эффективности различных полимерных систем доставки лекарств, используя люминесцентные квантовые точки в качестве меток для визуализации.

Крошечные неорганические кристаллы квантовых точек всё чаще используются в качестве биологических зондов благодаря их мощным оптическим характеристикам. Стимулируя точки лазерным светом, исследователи могут получать чёткие изображения для мониторинга процессов, таких как доставка лекарств, в течение гораздо более длительного времени, чем почти любым другим методом. Однако ключевая задача заключается в инкорпорировании гидрофобных квантовых точек в биосовместимые, водорастворимые полимеры.

Мин-Йонг Хан и его коллеги из Института исследований и инженерии материалов A*STAR в Сингапуре обратились к сополимеру, известному как поли(D,L-лактид-co-гликолид), или PLGA, для своей стратегии визуализации с помощью квантовых точек. Этот нетоксичный материал имеет регулируемую способность отталкивать или притягивать воду в зависимости от пропорции компонентов молочной и гликолевой кислот. Он также является идеальной платформой для доставки популярного противоопухолевого препарата доксорубицина — флуоресцентной молекулы, используемой для лечения таких заболеваний, как лейкемия и лимфома Ходжкина.

«Выбор полимера и препаратов наночастиц играет важную роль в создании равномерно флуоресцентных частиц», — говорит соавтор Чун Пенг Тенг. «Различные гидрофобные или гидрофильные взаимодействия влияют на то, как инкорпорируются квантовые точки».

Команда синтезировала два вида наночастиц PLGA — одни, загруженные доксорубицином, и другие, содержащие квантовые точки в качестве биомаркеров, — и инкубировала их в культуре клеток рака толстой кишки человека. Через два часа конфокальная визуализация показала, что оба вида полимерных наночастиц были поглощены клетками посредством механизма эндоцитоза и интернализованы в цитоплазму. Яркое свечение точек позволило исследователям количественно оценить поглощение как 25% от объёма клетки.

Поскольку поведение наночастиц, меченных квантовыми точками, соответствовало поведению материалов, пропитанных доксорубицином, Хан и его коллеги поняли, что эта система визуализации может моделировать эффективность других важных схем доставки лекарств. Первоначальные исследования выглядят многообещающе — наночастицы PLGA, загруженные квантовыми точками, имитировали различные системы доставки лекарств для нацеливания на клеточные линии рака мозга, лёгких и молочной железы и были совместимы как с водорастворимыми, так и с нерастворимыми в воде лекарствами.

Одно дополнительное преимущество этого подхода, отмечает соавтор Кхин Йин Вин, заключается в том, что он может моделировать действие нефлуоресцентных противоопухолевых препаратов, ранее не отслеживаемых с помощью конфокальной визуализации. «Эта модель может облегчить мониторинг биосовместимости и клеточного поглощения, но также может оценить, насколько осуществимы определённые материалы в качестве носителей лекарств», — говорит она. «Это может привести к созданию более инновационных систем доставки лекарств».