Исследователи из Сколтеха и Израильского медицинского центра Хадасса в Москве разработали гибридные наноструктурированные частицы, которые можно направлять к опухоли при помощи градиента магнитного поля, отслеживать их положение по уровню флуоресценции и с помощью ультразвука инициировать высвобождение лекарственного препарата. Разработанная технология может способствовать повышению точности адресной доставки лекарств при проведении химиотерапии у онкологических больных. Результаты исследования опубликованы в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
Сегодня для лечения онкологических заболеваний используются такие методы, как химиотерапия, иммунотерапия, лучевая терапия и хирургическое лечение. Однако ни один из этих методов не обладает необходимой избирательностью, а это означает, что при воздействии на опухоль затрагиваются и здоровые ткани. Кроме того, из-за их высокой токсичности для всего организма пациент зачастую с трудом переносит назначаемое лечение. Одним из возможных решений этой проблемы является использование так называемой фокальной терапии, позволяющей при помощи наночастиц направлять лекарственный препарат точно к опухоли. Для изготовления наночастиц исследовались несколько вариантов биосовместимых материалов. Данная технология также может использоваться в диагностических целях в дополнение к методам визуализации.
Группа ученых Сколтеха под руководством профессора Дмитрия Горина из Центра фотоники и квантовых материалов и профессора Тимофея Зацепина из Центра наук о жизни разработала многофункциональные наноструктурированные частицы, содержащие магнитные наночастицы – флуоресцентные красители Cy5 или Cy7, а также лекарственный препарат доксорубицин. Исследования с помощью МРТ проводились заведующим отделением лучевой и ультразвуковой диагностики Медицинского центра Хадасса, к.м.н Кириллом Петровым. Исследования методами динамического рассеяния света (ДРС) и флуоресцентной томографии, а также гистологические исследования проводились на оборудовании Центра коллективного пользования «Биовизуализация и спектроскопия» Сколковского института науки и технологий.
Нанокапсулы можно направлять на определенные участки опухоли при помощи градиента магнитного излучения, обеспечивая высокий контраст при визуализации высокого разрешения методами МРТ, оптоакустической и флуоресцентной визуализации. Высвобождение лекарственного препарата инициируется при помощи ультразвука. Капсулы являются многокомпонентными, что обеспечивает их многофункциональность и, в частности, возможность использования различных типов визуализации (флуоресцентная, оптоакустическая, МРТ), дистанционного высвобождения препарата (направленный ультразвук) и навигации (градиент магнитного поля).
«Капсулы для доставки лекарственных препаратов были изготовлены с использованием двух методов. Один из них – метод индуцированной кристаллизацией адсорбции (FIL) был предложен соавторами статьи ранее и успешно использован для загрузки неорганических наночастиц, белков, низкомолекулярных лекарственных веществ и т.д. в частицы ватерита субмикронного размера. Частицы ватерита использовались в качестве темплейтов при изготовлении носителей и удалялись после образования оболочки из полимера. Для создания такой биоразлагаемой полимерной оболочки использовался метод полиионной сборки», – рассказывает Дмитрий Горин.
Исследователи провели эксперименты in vitro и исследования на животных in vivo, продемонстрировав не только работоспособность предложенного метода, но и повышение точности адресной доставки доксорубицина в печень с высвобождением препарата при помощи ультразвука.
«Эта технология должна пройти доклинические исследования на моделях животных с целью оценки терапевтической эффективности и безопасности такой системы доставки лекарственных препаратов. Эти исследования планируется провести на следующем этапе нашей работы», – отмечает Тимофей Зацепин.
*****
Сколтех – негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: наука о данных и искусственный интеллект, науки о жизни и здоровье, современные методы проектирования и перспективные материалы, энергоэффективность, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях.
