Нацеливание на опухоли с помощью серебряных наночастиц
Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре создали наночастицу с двумя уникальными и важными свойствами. Она имеет сферическую форму, серебряный состав и заключена в оболочку, покрытую пептидом, который позволяет ей нацеливаться на опухолевые клетки. Кроме того, оболочка поддается травлению, поэтому частицы, не достигшие цели, могут быть разрушены и выведены из организма. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials.
В основе наночастицы лежит явление плазмоники. Наноструктурированные металлы, такие как золото и серебро, резонируют в свете и концентрируют электромагнитное поле у поверхности. Это усиливает флуоресценцию красителей примерно в десять раз по сравнению с их естественным состоянием без металла. Когда ядро подвергается травлению, усиление исчезает и частица тускнеет.
Лаборатория Руослахти в UCSB также разработала простую методику травления с использованием биосовместимых химикатов для быстрого разрушения и удаления серебряных наночастиц вне живых клеток. Этот метод оставляет нетронутыми только те наночастицы, которые попали внутрь, для визуализации или количественного анализа, что позволяет определить, какие клетки были нацелены и сколько частиц поглотила каждая клетка.
«Разборка — интересная концепция для создания лекарств, реагирующих на определенный стимул, — сказал Гэри Браун, постдок из Лаборатории Руослахти. — Это также минимизирует побочную токсичность, разрушая избыточные наночастицы, чтобы затем они могли быть выведены через почки».
Этот метод удаления наночастиц, неспособных проникнуть в клетки-мишени, уникален. «Сосредоточившись на наночастицах, которые действительно попали в клетки, мы можем понять, какие клетки были нацелены, и детальнее изучить пути транспорта в тканях», — пояснил Браун.
Некоторые лекарства могут проходить через клеточную мембрану самостоятельно, но многие, особенно генетические препараты на основе РНК и ДНК, представляют собой заряженные молекулы, блокируемые мембраной. Они должны попадать внутрь посредством эндоцитоза — процесса поглощения молекул клеткой.
«Для этого обычно требуется наноноситель, который защищает препарат и доставляет его в клетку, — сказал Браун. — Именно это мы и измерили: интернализацию носителя через эндоцитоз».
Поскольку наночастица имеет структуру «ядро-оболочка», исследователи могут менять её внешнее покрытие и сравнивать эффективность нацеливания на опухоль и интернализации. Замена поверхностного агента позволяет нацеливаться на разные заболевания — или, в случае бактерий, организмы — через различные рецепторы-мишени. По словам Брауна, это должно превратиться в способ оптимизации доставки лекарств, где ядро является носителем, содержащим препарат.
«Эти новые наночастицы обладают рядом замечательных свойств, которые уже доказали свою полезность в нашей работе по целевой доставке лекарств в опухоли, — сказал Эркки Руослахти. — Они также имеют потенциал для применения в борьбе с инфекциями. Опасные инфекции, вызванные бактериями, устойчивыми ко всем антибиотикам, становятся все более распространенными, и новые подходы для решения этой проблемы отчаянно необходимы. Серебро — это местно применяемое антибактериальное средство, и наша технология нацеливания может сделать возможным использование серебряных наночастиц для лечения инфекций в любой части тела».