Горячие наночастицы для лечения рака

Наночастицы обладают большим потенциалом в медицине: для диагностики, в качестве носителя активных веществ или инструмента для уничтожения опухолей с помощью тепла. Исследователи из ETH Zurich разработали частицы, которые относительно просты в производстве и имеют широкий спектр применения.

Исследователи используют тот факт, что длинноволновый красный свет проникает в ткани лучше, чем коротковолновый синий. Они создали плазмонные наночастицы, которые нагреваются при поглощении ближнего инфракрасного света. Это может позволить уничтожать опухолевую ткань теплом.

Золото — популярный материал для терапевтических наночастиц, так как оно хорошо переносится. Однако в форме шара золото не обладает нужными плазмонными свойствами для поглощения в ближнем ИК-спектре. Для этого ему требуется особая форма, например, стержня или оболочки, но производство таких наностержней сложно и дорого.

Агрегаты вместо стержней

Команда под руководством профессора Сотириса Прациниса нашла способ массового производства плазмонных золотых частиц. Они создали сферические золотые наночастицы, которые приобретают нужные свойства в ближнем ИК-диапазоне, будучи собранными в агрегаты. Каждая частица предварительно покрывается слоем диоксида кремния (SiO₂), который выступает в роли разделителя между сферами в агрегате. Благодаря точно определённому расстоянию между частицами, конфигурация начинает поглощать ближний ИК-свет и генерировать тепло.

Оболочка из SiO₂ имеет дополнительное преимущество: она предотвращает деформацию частиц при нагреве, что является большой проблемой для наностержней, теряющих форму и свои плазмонные свойства.

Исследователи протестировали новые частицы на клетках рака молочной железы в чашке Петри. После воздействия ближнего ИК-света наночастицы нагревались достаточно, чтобы убить клетки, тогда как в контрольных экспериментах (с частицами без облучения и с облучением без частиц) клетки выживали.

Комбинация с большим потенциалом

Чтобы направлять частицы к опухолевой ткани, исследователи добавили в состав агрегатов суперпарамагнитные частицы оксида железа (Fe₂O₃). Это позволяет управлять наноагрегатами с помощью магнитных полей и может улучшить их накопление в опухоли. Кроме того, это открывает возможность нагрева частиц в глубоких слоях ткани, куда ИК-свет уже не проникает, с помощью магнитной гипертермии (нагрев индуцируется переменным магнитным полем).

«Много вопросов ещё нужно изучить, прежде чем частицы можно будет применять на людях», — отмечает профессор Жан-Кристоф Леру, участвовавший в проекте. Хотя золото, диоксид кремния и оксид железа хорошо переносятся, необходимо исследовать, что происходит с агрегатами частиц в организме со временем — накапливаются ли они в печени или разлагаются и выводятся.

Гибридные наночастицы оксид железа-золото способны не только убивать опухолевые клетки теплом. Они также могут использоваться:

• Как контрастное средство для диагностики методом магнитно-резонансной томографии (исследовалось в сотрудничестве с Университетской больницей Цюриха).
• В качестве части системы доставки лекарств.
• В сочетании с термочувствительными носителями лекарств, которые высвобождают препарат при превышении определённой температуры, что может снизить побочные эффекты.