Секрет успеха — в командной работе. Нет, это не очередной гайд про принципы сотворчества, управления коллективом, делегирования. А история про то, как два элемента — селен и золото, объединившись, смогли повысить эффективность фототермической терапии при лечении рака.
Фототермическая терапия — это неинвазивный метод лечения рака, при котором свет преобразуется в тепло, подавляющее активность опухолевых клеток. С помощью внутривенных инъекций вводят вещество, которое накапливается в злокачественном новообразовании, а затем участок интереса нагревают лазером.
Преимущества фототермической терапии
🔸 фотореактивные материалы локализуются в нужной точке — в области опухоли
🔹 не влияет на здоровые клетки и ткани организма
🔸 повышенная иммуногенность (способность вызывать иммунный ответ)
🔹 у раковых клеток нет механизма защиты против этого типа терапии
🔸 можно сочетать с другими видами противоопухолевой терапии, включая хирургическое вмешательство, химиотерапию, иммунотерапию, что приводит к синергетическому лечебному эффекту
Фототермическая терапия может быть использована для лечения широкого спектра злокачественных новообразований, при которых возможно подведение источника излучения (лазерного излучения) к опухолевому очагу, таких как саркома мягких тканей, карцинома предстательной железы, рак шейки матки.
Исследователи стремятся повысить эффективность преобразования светочувствительных соединений путем комбинирования нескольких компонентов. К таким агентам относятся благородные металлы (например, золотые наностержни или нанопластины, сплав золота с серебром), полупроводниковые наночастицы (например, CuS, CuSe, MoS2), углеродные наноматериалы (например, графен, углеродные точки) и органические красители.
Учёные Политеха попробовали одновременно использовать наночастицы селена и золота.
На поверхности наночастиц золота размером 80–100 нм есть свободные электроны, которые при облучении светом нагреваются и за счет высокой температуры разрушают клетку. Размер наночастиц селена 10–20 нм. Они помогают золоту удерживать тепло более длительное время. Но даже там, где золото не справляется со своей задачей, в бой вступают противоопухолевые свойства селена, который заставляет митохондрии в большом количестве выделять активные формы кислорода (ROS), что приводит к разрыву мембраны и как следствие, гибели клетки.
«По отдельности селен и золото исследовались и применялись в терапии злокачественных новообразований, но никто еще в мире не объединял эти два вещества в дуэт. С помощью математического моделирования, мы рассчитали вероятность взаимодействия селена и золота, спрогнозировали, что будет при их запаковке в капсулу, а затем приступили к практическому исследованию», — рассказала автор научной статьи, младший научный сотрудник Лаборатории нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ Ксения Митусова.
Известно множество платформ доставки, состоящих из нескольких неорганических и органических наноструктур. Среди них многослойные полимерные капсулы — одна из наиболее перспективных способов доставки биологически активных соединений. Метод послойного нанесения позволяет интегрировать в один носитель несколько материалов.
Исследователи запаковали наночастицы селена и золота в капсулы с шестислойной оболочкой и размером 2 микрона. Создание капсул выглядит так: сначала идет синтез ядра, которое состоит из карбоната кальция, а далее уже на имеющийся носитель послойно наносятся полимеры. Для успешного воздействия на раковую клетку необходимо не меньше 10 капсул. Их количество в одной инъекции рассчитывается исходя из объема опухоли.
Ученые уже провели эксперименты in vivo. На протяжении двух недель биоинженеры наблюдали за мышами: роста опухоли (меланома B16-F10) не наблюдалось, а наоборот, она уменьшалась в размере.
Важно, что для использования метода, разработанного исследователями, не нужно нового оборудования. Уже существующие в клиниках установки подойдут для проведения такой процедуры.
Сейчас перед учеными стоят две главные задачи
🔹 улучшить адресность доставки капсул
🔸 уменьшить их размер в 10 раз
📌 Научная статья о результатах исследования, проведенного в рамках программы «Приоритет-2030», опубликована в журнале науки о коллоидах и интерфейсах «Элсевир».
📌 Часть работы ученые выполняли на базе Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова, исследования по терапевтическому эффекту — на базе Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета совместно с коллегами из ИТМО.
Подписывайтесь на канал «Теория большого Политеха», чтобы узнавать об инновациях в медицине!
Читайте о других актуальных исследованиях в текстах: