Железные нанороботы показывают свою эффективность в борьбе с раком

Покрытые лекарством железные нанопроволоки, которые можно направлять к опухоли с помощью внешнего магнитного поля, а затем активировать трёхступенчатый механизм уничтожения раковых клеток, могут стать эффективным вариантом терапии.

Разработанные совместно исследователями из KAUST, эти нанопроволоки высвобождают свой лекарственный груз внутри раковых клеток, одновременно проделывая отверстия в клеточной мембране и создавая тепловой удар. Комбинированная терапия максимизирует гибель раковых клеток, а её высокоточная природа должна минимизировать побочные эффекты.

Почему железо?

Железо было очевидным материалом для создания нанопроволок, говорит Юрген Козель, руководитель группы в KAUST. Первый аспект — безопасность: железо в молекулярной форме является естественным материалом в нашем организме. Нанопроволоки состоят из железного ядра, покрытого оболочкой из оксида железа. Наноматериалы на основе оксида железа одобрены регулирующими органами для использования в магнитно-резонансной томографии и в качестве пищевой добавки.

Магнитные свойства и механическое воздействие

Магнитные свойства железосодержащих материалов — ключевое преимущество. С помощью безвредных магнитных полей их можно транспортировать, концентрировать в нужной области, вращать или заставлять вибрировать, как в этом исследовании. Применяя слабые магнитные поля, команда заставила нанопроволоки колебаться, что привело к открытию мембраны целевых клеток и вызвало их гибель.

Фототермический эффект

Дополнительное преимущество — нанопроволоки с ядром и оболочкой сильно поглощают ближнее инфракрасное излучение, нагреваясь при этом. Поскольку свет этой длины волны может глубоко проникать в тело, нанопроволоки можно нагревать лазерами, направленными на опухоль. Нанопроволоки показали чрезвычайно высокую эффективность фототермического преобразования — более 80%, что обеспечило большую внутриклеточную тепловую дозу.

Целевая доставка лекарства

Противраковый препарат доксорубицин был прикреплён к нанопроволокам с помощью pH-чувствительных линкеров. Поскольку среда опухоли обычно более кислая, чем у здоровых тканей, линкер избирательно разрушался вблизи раковых клеток, высвобождая препарат там, где это необходимо.

Результат

Комбинация всех трёх методов лечения привела к почти полной абляции раковых клеток и оказалась более эффективной, чем индивидуальные методы лечения или только противораковый препарат. Эти возможности делают железосодержащие наноматериалы очень перспективными для создания биомедицинских нанороботов.