Наночастицы улучшают чувствительность ультразвука для обнаружения рака
Целевые наночастицы в перспективе могут помочь врачам обнаруживать самые ранние стадии рака с помощью доступного ультразвукового оборудования. Об этом свидетельствует новое исследование учёных из Университета штата Огайо, опубликованное в журнале Physics in Medicine and Biology. Результаты показывают, что наночастицы диоксида кремния (SiO2) значительно усиливают отражение ультразвуковой энергии при прохождении через тело.
В лабораторных экспериментах на мышах учёные обнаружили, что инъекции кремниевых наночастиц улучшали получаемое изображение. Это одно из первых сообщений о том, что ультразвук может детектировать такие крошечные частицы внутри организма.
«Из-за их крошечного размера никто не думал, что ультразвук сможет обнаружить наночастицы», — отметил один из руководителей исследования Томас Росол (Thomas Rosol, D.V.M., Ph.D.).
Оказалось, что ультразвуковые волны не только могут чувствовать наночастицы, но и сами частицы способны «подсвечивать» изображение. В будущем такие яркие пятна могут указывать на то, что несколько клеток в этой области находятся на грани мутации и неконтролируемого роста.
«Долгосрочная цель — использовать эту технологию для улучшения нашей способности выявлять самые ранние стадии рака и других заболеваний. Мы в конечном итоге хотим идентифицировать болезнь на клеточном уровне, на самой ранней стадии», — сказал соавтор работы Цзюнь Лю (Jun Liu, Ph.D.).
Для данного исследования учёные использовали твёрдые, биологически инертные наночастицы диоксида кремния, чтобы проверить саму идею, поскольку самые сильные ультразвуковые сигналы возникают при отражении волн от твёрдой поверхности. В настоящее время команда работает над созданием биоразлагаемых наночастиц.
Исследователи делали ультразвуковые снимки печени животных каждые 5 минут в течение 90 минут после инъекции. Наночастицы накапливались в печени мышей. Изображения становились ярче в течение всего 90-минутного периода. В контрольной группе мышей, которым вводили физиологический раствор, яркость ультразвукового изображения не изменилась.
«Печень поглощает чужеродные вещества в организме, поэтому неудивительно, что частицы были обнаружены там. Но в конечном итоге мы хотим, чтобы эти частицы могли направляться в молочные железы или другие интересующие нас ткани», — пояснил Росол.
Следующим шагом в этой работе станет присоединение к наночастицам молекул, нацеленных на опухоль.
Исследование частично поддержано Национальным институтом рака (National Cancer Institute).