Влияние наномедицины на пациентов под микроскопом

Новаторская методика визуализации для отслеживания эффектов наномедицины нового поколения на пациентах была применена исследователем из Университета Стратклайда.

Профессор М. Н. В. Рави Кумар и доктор Димитриос Лампру из Института фармации и биомедицинских наук Стратклайда считают, что усовершенствованная форма атомно-силовой микроскопии, известная как PeakForce QNM, может ускорить развитие в области наномедицины — инкапсуляции мощных лекарств в крошечных частицах диаметром в миллиардные доли метра. Они описали, как этот детальный метод визуализации также может помочь ученым решить растущие проблемы в медицинском мире, связанные с "нанобезопасностью" — накоплением микроскопических частиц в тканях человека.

Профессор Кумар, чья исследовательская статья опубликована в журнале PLOS ONE, заявил: "Роль нанотехнологий в доставке лекарств может изменить способ введения лекарств пациентам в следующем десятилетии.

"В случае традиционных лекарств, таких как таблетки и капсулы, лишь ограниченное количество препарата — считается, что около 5–15% для большинства соединений — проходит через кишечник в кровь пациентов. Преимущество наномедицин в том, что — в отличие от традиционных таблеток и капсул — лекарства не высвобождаются в кишечнике. Вместо этого наномедицины поглощаются целиком и высвобождают инкапсулированные препараты непосредственно в ткани организма, включая кровь, что позволяет снизить требуемую дозу без ущерба для терапевтического эффекта.

"Все лекарства сочетаются с так называемыми 'вспомогательными веществами' — неактивными субстанциями, которые придают им необходимый объем и консистенцию, и их роль ограничена кишечником. Однако вспомогательные вещества, такие как полимеры, используемые для создания наночастиц, инкапсулирующих лекарства, могут проявлять нежелательные эффекты при всасывании через стенку кишечника. Ученые хотят знать, могут ли лекарства на основе наночастиц иметь какие-либо побочные эффекты для пациентов — и, в частности, не причиняют ли они в некоторых случаях больше вреда, чем пользы.

"До сих пор мало что было известно о том, что происходит после циркуляции наночастиц по организму и вызывают ли они какие-либо проблемы безопасности для пациента. Ранее необходимо было маркировать наночастицы флуоресцентной или радиоактивной меткой, чтобы ученые могли их идентифицировать и отслеживать. Однако, используя атомно-силовую микроскопию PeakForce QNM, мы можем впервые отследить, куда движутся эти наночастицы по всему телу после перорального введения — без прикрепления каких-либо флуоресцентных или радиоактивных меток и используя реальные наночастицы, нагруженные лекарством. В частности, мы можем определить, накапливаются ли они в определенных областях, вызывая так называемую 'жесткость тканей' — состояние, связанное с различными заболеваниями, включая рак".

Профессор Кумар отметил, что известно, что опухоли более жесткие по сравнению с окружающими здоровыми тканями. Кроме того, недавние исследования с использованием атомно-силовой микроскопии также показали, что можно отличить немалигнентные и злокачественные опухолевые клетки на основе их относительной жесткости.

Профессор Кумар добавил: "Способность атомно-силовой микроскопии изучать биомеханические профили будет полезна для лучшего понимания разницы в жесткости тканей между тканями, обработанными наночастицами, и тканями, не обработанными наночастицами, как долго сохраняется связанная с этим жесткость тканей и исчезает ли она быстро. Важно, что это также поможет установить, существует ли корреляция между количеством наночастиц в крови и их накоплением в других тканях. Узнав больше о жесткости крови, мы сможем больше узнать о нанобезопасности в целом и о том, как это влияет на пациентов.

"Используя атомно-силовую микроскопию таким образом, мы в будущем сможем анализировать кровь пациентов и определять, например, накапливаются ли наноматериалы в их печени или стенках артерий, вызывая жесткость, которая — если сохраняется достаточно долго — может увеличить их шансы на развитие заболеваний.

"Еще одно преимущество наночастиц заключается в том, что — если их использовать на ранней стадии исследований — они могут сэкономить фармацевтическим компаниям деньги, сократив количество препаратов, которые терпят неудачу на стадии разработки. Эти сэкономленные средства затем могут быть реинвестированы в исследования и разработку новых лекарств для лечения пациентов".