Черные наночастицы замедляют рост опухолей

Меланин, темный пигмент кожи, защищает от повреждающих солнечных лучей, поглощая световую энергию и преобразуя ее в тепло. Команда из Технического университета Мюнхена (TUM) и Центра Гельмгольца в Мюнхене продемонстрировала, что это свойство делает меланин эффективным инструментом для диагностики и лечения опухолей. Ученые создали наночастицы, полученные из клеточных мембран и нагруженные меланином, которые улучшили визуализацию опухоли в модели на животных и одновременно замедлили ее рост.

Наночастицы с черным грузом

Профессор Василис Нциахристос и его команда показали огромный потенциал везикул внешней мембраны (outer membrane vesicles, OMVs) — наночастиц размером 20–200 нм, окруженных бактериальной мембраной. Эти частицы биосовместимы, биоразлагаемы и могут производиться в больших объемах.

Принцип работы объясняет доктор Випул Гуджрати: «Меланин очень хорошо поглощает свет, даже в инфракрасном спектре. Мы используем этот свет в нашей технике оптоакустической визуализации для диагностики опухолей. Он одновременно преобразует поглощенную энергию в тепло, которое затем излучается. Тепло — это также способ борьбы с опухолями».

Тепловое воздействие замедляет рост опухоли

Ученые модифицировали бактерии так, чтобы они производили меланин и накапливали его в своих мембранных наночастицах (OMVs), решая проблему низкой растворимости меланина в воде.

В эксперименте на мышах с опухолями наночастицы вводили непосредственно в опухоль, которую затем облучали инфракрасными лазерными импульсами в рамках оптоакустической процедуры.

• Для диагностики: OMVs оказались подходящими сенсорными зондами, обеспечивая четкие, контрастные изображения опухоли.
• Для терапии: При использовании более сильных лазерных импульсов (фототермальная терапия) меланин в наночастицах вызывал нагрев ткани опухоли с 37 °C до 56 °C (в контрольной группе без меланина температура достигала лишь 39 °C).

В течение десяти дней после лечения опухоли росли значительно медленнее, чем в контрольной группе, не получавшей меланинсодержащие OMVs. Тепловой эффект был усилен другим положительным действием частиц: вызывая легкое неспецифическое воспаление в ткани опухоли, они стимулировали иммунную систему атаковать опухоль.

«Наши меланиновые наночастицы вписываются в новую медицинскую область тераностики, где терапия и диагностика объединены. Это делает их чрезвычайно интересным вариантом для клинической практики», — говорит Нциахристос. Ученые продолжат разработку OMVs для будущего клинического применения.