Транспорт для светового киллера: ученые создали уникальный тандем органической молекулы и наночастицы для борьбы с раком

Транспорт для светового киллера: ученые создали уникальный тандем органической молекулы и наночастицы для борьбы с раком

Коллективу материаловедов из НИТУ "МИСиС" и химиков РТУ "МИРЭА" удалось соединить молекулу-фотосенсибилизатор (преобразователь, способный передавать энергию квантов света имеющемуся в живых тканях кислороду, превращая его в активную форму и высокоактивные радикалы, которые и оказывают цитотоксическое действие) с магнитной наночастицей, получив инновационную терапевтическую систему для борьбы с онкологическими заболеваниями. Наночастица является управляемым "локомотивом", который исследователи научились локально доставлять в опухоль и отслеживать по МРТ, а фоточувствительная молекула, выполняет функцию эффективного ликвидатора патологии, являясь терапевтической компонентой. Результаты исследования уже протестированы in vivo и опубликованы в международном научном журнале Journal of Colloid and Interface Science.

"Фотодинамическая терапия - это метод лечения рака, который использует сочетание специальных препаратов - фотосенсибилизаторов и света с волнами определенной длины. Фотосенсибилизаторы имеют свойство накапливаться в опухоли и при воздействии света с волнами определенной длины фотосенсибилизаторы вырабатывают особую форму кислорода, которая разрушает раковые клетки. Кроме уничтожения раковых клеток, фотодинамическая терапия разрушает раковую опухоль двумя другими способами. Во-первых, фотосенсибилизаторы могут повредить кровеносные сосуды в опухоли, таким образом, нарушая приток питательных веществ к ней, во-вторых, может активировать иммунную систему, заставляя ее атаковать раковые клетки", рассказал один из авторов исследования профессор, д.х.н., заведующий кафедрой ХТБАС РТУ МИРЭА Михаил Грин.

Однако этот перспективный метод имеет естественное ограничение - доступ источника света непосредственно к пораженному внутреннему органу и неконтролируемое накопление фотосенсибилизаторов в тканях. В первую очередь в организм пациента (внутривенно или в полости) вводят фотосенсибилизатор. Препарат абсорбируется клетками по всему телу, при этом в раковых клетках фотосенсибилизатор накапливается в несколько раз больше по сравнению со здоровыми клетками и остается в них дольше.

Затем с помощью оптического световода врачи облучают опухоль, "пропитанную" "световыми киллерами" - фотосенсибилизаторами. Источниками света для фотодинамической терапии, как правило, являются лазерные установки. Лазерный свет при помощи оптоволоконного кабеля нужно направить непосредственно на опухоль внутри тела. Оптический кабель можно ввести через эндоскоп в желудок или другие естественные отверстия.

При введении препарат с фотосенсибилизатором распространяется по всему телу, и врачи не могут знать, когда его концентрация достигнет нужного максимума в конкретном органе, чтобы начать непосредственную операцию. Больного нельзя держать под лампами и скальпелем хирурга много часов кряду в ожидании оптимального момента для облучения светом, либо с введенными внутрь световодами. Именно поэтому фотодинамическую терапию применяют в основном только для лечения рака кожи. Научный коллектив НИТУ "МИСиС" решил эту проблему инновационным препаратом, включающим молекулы бактериохлорина и магнитные наночастицы.

"Нам удалось успешно соединить фотосензибилизатор- бактериохлорин и наночастицы магнетита, являющиеся одновременно доставщиком лекарства и контрастным агентом. Так мы получили новый инструмент, позволяющий с помощью МРТ эффективно отслеживать степень накопления молекул в пораженном органе, что обеспечивает нужную концентрацию и максимально сжатые сроки хирургического вмешательства. В целом этот подход представляется перспективным для тонкой настройки терапевтических комплексов и ощутимо масштабирует метод фотодинамической терапии", - рассказал один из авторов исследования заведующий лабораторией "Биомедицинские наноматериалы" НИТУ "МИСиС" к.х.н Максим Абакумов.

Исследовательский коллектив уже провел испытания нового метода in vivo, получив хорошие промежуточные результаты - иммобилизованные на магнитных наночастицах "световые киллеры", были успешно доставлены в раковые клетки и вызвали фотоиндуцированную гибель раковых клеток у лабораторных мышей.