Наночастицы-трансформеры: от сферы до сети по сигналу опухоли
Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали сферические наночастицы, которые легко перемещаются по кровотоку после инъекции, а затем собираются в прочный каркас внутри пораженной ткани. Фермент, вырабатываемый определенным типом опухоли, может запустить превращение сфер в сетчатые структуры, которые накапливаются в месте рака. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.
Новая стратегия доставки лекарств основана на изменении формы материала в ответ на сигнал среды. Идея пришла из биологических систем, где форма определяет способность закрепиться на месте или ускользнуть.
Принцип работы:
- Частицы состоят из детергентоподобных молекул с гидрофильным и гидрофобным концами.
- В растворе они самособираются в сферы с гидрофобными концами внутри, что позволяет легко вводить их в вену.
- Ферменты MMPs (матриксные металлопротеиназы), вырабатываемые некоторыми опухолями, разрезают пептиды на поверхности сфер.
- После этого частицы пересобираются в сетчатые нити, которые задерживаются в месте опухоли.
Экспериментальная проверка:
Исследователи протестировали частицы на мышах с человеческой фибросаркомой (рак, производящий много MMPs). Для отслеживания пересборки использовали две флуоресцентные метки (родамин и флуоресцеин) внутри сфер. Их взаимодействие по механизму FRET (Förster Resonance Energy Transfer) создавало специфический световой сигнал.
- Сигнал FRET, указывающий на пересборку сфер, был обнаружен в местах опухолей в течение суток.
- Сигнал сохранялся как минимум неделю.
- Лечение не показало inherent toxicity: опухоли не изменились, а печень и почки оставались здоровыми через 8 дней после инъекции.
Перспективы:
Разные версии таких наночастиц можно настроить на сигналы других типов рака или воспаленных тканей. Сферы также можно модифицировать для доставки лекарств или различных диагностических зондов. В настоящее время команда разрабатывает частицы, несущие инфракрасный краситель для визуализации глубоко расположенных опухолей.