Самоорганизующиеся наночастицы золота используют свет для уничтожения опухолевых клеток

Исследования показывают, что наночастицы золота перспективны как противораковые агенты. При облучении светом они быстро нагреваются, что приводит к образованию взрывных микропузырьков, убивающих близлежащие раковые клетки — процесс, известный как фототермический эффект.

Для усиления этого подхода исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали метод создания супрамолекулярных ансамблей наночастиц золота, которые функционируют как высокоэффективные фототермические агенты. Их размер оптимизирован для доставки в опухоли.

Работа под руководством Хсиен-Ронга Цзэна опубликована в журнале Angewandte Chemie International Edition. Цзэн является членом Центра наносистемной биологии рака (Nanosystems Biology Cancer Center) — центра передового опыта в области нанотехнологий для лечения рака Национального института рака (NCI).

Для создания самоорганизующихся супрамолекулярных структур исследователи использовали пару молекул — циклодекстрин и адамантан, — которые прочно связываются друг с другом.

1. Наночастицы золота диаметром 2 нм были покрыты адамантаном.
2. Затем к смеси добавили два других компонента: циклодекстрин, присоединённый к биосовместимому полимеру полиэтиленимину, и адамантан, связанный с другим биосовместимым полимером — полиэтиленгликолем.
3. При смешивании в различных соотношениях эти три компонента быстро самоорганизуются в наночастицы с чётко определёнными размерами от 40 до 118 нм в диаметре.
4. После очистки к поверхности полученных супрамолекулярных комплексов присоединили молекулу для таргетинга (нацеливания) на опухоль.

В данном исследовании использовали 118-нанометровые комплексы. Показано, что при облучении лазером их температура быстро поднимается выше 374 °C — порога образования взрывных микропузырьков.

Для проверки эффективности против раковых клеток комплексы добавили к клеткам опухоли мозга, облучили светом и измерили количество погибших клеток через два часа. Контрольный эксперимент на клетках, лишённых рецептора для таргетингового агента, показал, что нацеленные наночастицы эффективно убивали только целевые опухолевые клетки. Дополнительные эксперименты подтвердили, что исходные 2-нанометровые частицы золота были значительно менее эффективны, чем супрамолекулярные ансамбли.

Исследование под названием "Photothermal Effects of Supramolecularly Assembled Gold Nanoparticles for the Targeted Treatment of Cancer Cells" частично поддержано Альянсом NCI по нанотехнологиям в онкологии — инициативой, направленной на ускорение применения нанотехнологий для профилактики, диагностики и лечения рака.