Известно, что химические вещества, с помощью которых врачи борются со злокачественными опухолями, очень токсичны и для всего остального организма. К сожалению, часто бывает, что пациенты онкоклиник, даже поборов рак, не могут справиться с последствиями самого лечения. Поэтому в течение уже нескольких десятилетий множество ученых со всего мира ищут способы лечения рака не настолько губительные для всего организма в целом. Один из способов локальной доставки препарата непосредственно к опухолевым клеткам, разработали российские ученые из МГУ, МИФИ, Российского Онкологического Научного Центра имени Н.Н. Блохина и ИТЭБ РАН, в соавторстве со своими коллегами из Финляндии. Результат их работы опубликован в журнале Journal of Controlled Release, импакт-фактор 7,441.

В основе разработки, предложенной учеными, лежит применение биосовместимых и биодеградируемых кремниевых наночастиц. Они пронизаны множественными порами, за счет чего способны буквально впитывать в себя различные вещества. Внутрь наночастиц вводят лекарственный препарат, действие которого направлено на гибель опухолевых клеток. Далее исследователи используют свойство злокачественных опухолей накапливать внутри себя любые включения, которые могут находиться в организме даже в ничтожно малом количестве. Но возникает проблема: пока наночастицы пройдут путь до места локализации опухоли, лекарства могут теряться, выходя из пор. Для того, чтобы предотвратить этот процесс, наночастицы покрывают термочувствительным полимером.

После того, как такие «запечатанные» наночастицы введены в опухоль, лекарственный препарат «выпускают» в результате изменения свойств полимера при нагревании до температур выше 370С. «В культуру опухолевых клеток вводились наночастицы с противоопухолевым препаратом,» — рассказывает один из авторов этой работы, ведущий научный сотрудник лаборатории цитотехнологии и лаборатории тканевой инженерии Института Теоретической и Экспериментальной Биофизики РАН Андрей Александрович Кудрявцев, — «после этого мы подвергали наночастицы либо электромагнитному, либо инфракрасному облучению. В этих условиях температура образцов повышалась, полимерное покрытие сжималось, выпуская действующее вещество из пор».

В своих экспериментах ученые продемонстрировали, что при использовании такого покрытия для наночастиц эффективность противоопухолевых препаратов многократно возрастает. Исследователи показали действенность такого способа лечения злокачественных опухолей не только на клеточных культурах, но и на живых организмах. После однократного введения системы наночастиц с полимерным покрытием, несущей противоопухолевые препараты, для лечения мышей с привитой опухолью в сочетании с электромагнитным излучением отмечалось явное подавление роста карциномы и продление жизни испытуемых животных.

Еще одно преимущество предлагаемого способа лечения — биоразлагаемость наночастиц пористого кремния, которые могут выводиться из организма естественным путем. Таким образом, наночастицы пористого кремния могут найти потенциальное применение в биомедицине в качестве способа локальной доставки лекарственных препаратов для лечения злокачественных опухолей.

В дальнейшем исследователи планируют оптимизировать основные параметры предложенного ими метода. Видимо, подобная терапия будет состоять из нескольких повторяющихся циклов введения наночастиц с противоопухолевым препаратом и электромагнитного облучения для инициирования выхода противоопухолевого препарата. Кроме того, исследователям необходимо подобрать наиболее подходящие свойства наночастиц, такие как например их размер, концентрация, доза введения в организм для достижения главной цели — полного удаления злокачественной опухоли.

Работа проводилась при поддержке гранта РНФ № 16-13-10145

Источник: Konstantin Tamarov, Wujun Xu, Liubov Osminkina, Sergey Zinovyev, Pasi Soininen, Andrey Kudryavtsev, Maxim Gongalsky, Azha Gaydarova, Ale Nеrvаnen, Victor Timoshenko, Vesa-Pekka Lehto, Temperature responsive porous silicon nanoparticles for cancer therapy — spatiotemporal triggering through infrared and radiofrequency electromagnetic heating. Journal of Controlled Release, 241 (2016) 220–228 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365916308434

Материал к печати подготовила пресс-секретарь ИТЭБ РАН Татьяна Перевязова: iteb-press@yandex.ru

Пресс-центр ИТЭБ РАН: http://web.iteb.psn.ru/press-release.htm