Interfax-Russia.ru — Новосибирские ученые создают наночастицы для доставки в организм противоопухолевых препаратов. Похожие исследования ведут и их коллеги из Москвы.
Нанокомпозитные материалы на основе карбоната кальция и диоксида кремния, которые будут служить транспортерами медпрепаратов для лечения раковых заболеваний, разрабатывают сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН, г. Новосибирск).
"Благодаря своей структуре и стабильности в кровотоке наночастицы способны пронести препарат через организм и обеспечить большее попадание в нужные клетки. Сами по себе эти частицы считаются биосовместимыми и биоразлагаемыми, поэтому не наносят вреда организму", — цитирует (https://www.sbras.info/articles/nauka-dlya-obschestva/sibirskie-uchenye-sozdayut-nanochasticy-dlya-dostavki-v-organizm) издание СО РАН "Наука в Сибири" заведующую лабораторией биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН Елену Дмитриенко.
Ученые создали несколько вариантов наночастиц, каждый из которых имеет свои преимущества. Первый из них представляет собой частицу карбоната кальция (CaCO3) размером менее 200 нанометров, второй также обладает размером менее 200 нм и состоит из магнитного ядра, покрытого карбонатом кальция — CaCO3.
"Карбонат кальция биосовместим, полностью разлагается и бесследно выводится из организма. Его пористая структура позволяет нести в себе достаточное количество лекарственного средства, успешно доставить его по кровотоку к раковым клеткам и ингибировать их. Попадая в нужные клетки, содержимое высвобождается и начинает действовать на опухоль", — говорится в публикации.
Доставка наночастиц карбоната кальция с магнитным ядром в опухоль происходит за счет внешнего магнитного поля. Оно же локально нагревает такие объекты и вызывает тем самым гибель раковых клеток.
"Единственный недостаток частицы на основе карбоната кальция в том, что она сложно подвергается поверхностным химическим модификациям. Такие модификации необходимы для точечной направленности препарата в раковые клетки и исключения того, что он также может проникнуть в здоровые и вызвать нежелательное токсическое воздействие", — отмечает издание СО РАН.
Поэтому в качестве альтернативы специалисты создали наночастицу, в которой покрытием служит диоксид кремния. В отличие от карбоната кальция он способен взаимодействовать с другими функциональными группами, к нему легко присоединить различные биомолекулы, например нуклеиновые кислоты и другие.
"Диоксид кремния, так же как и карбонат кальция, считается биосовместимым и биоразлагаемым. Методы создания частиц на его основе хорошо изучены, однако ранее не удавалось решить проблему их излишней агрегируемости. У многих исследователей они получаются слипшимися, что ухудшает их распределение в биологической среде. Варьируя компоненты исходной реакционной смеси, нам удалось получить изолированные друг от друга наночастицы", — пояснила в свою очередь младший научный сотрудник лаборатории структурной биологии ИХБФМ СО РАН Виктория Попова.
По ее словам, наночастицы можно адресно направлять к раковым клеткам.
"Раковые клетки обладают особыми рецепторами, а поверхность наночастицы на основе диоксида кремния мы можем модифицировать веществом, которое выступает адресующим агентом. Таким образом, направленная частица с лекарственным препаратом внутри с большей точностью достигнет цели", — добавила ученый.
Тестировали оба вида наночастиц как на клетках, так и на лабораторных мышах. По словам ученых, исследование показывает, что изучаемые наноматериалы нетоксичны и в содействии с доксорубицином оказывают терапевтический эффект. Они достаточно универсальны и в зависимости от содержащегося в них препарата могут применяться для лечения любых видов опухолей, чувствительных к нему, на любой стадии болезни.
Как отмечается в статье, по данным Росстата, начиная с 2015 года, в России ежегодно фиксируется более 100 тыс. случаев заболеваний, связанных с онкологией. Для их лечения в том числе используются противоопухолевые препараты на основе доксорубицина (один из антрациклиновых антибиотиков, известный с конца 1960-х годов). Такие лекарства направлены на замедление или прекращение деления раковых клеток, но в то же время имеют множество побочных эффектов. Так, у пациентов могут развиваться серьезные нарушения в работе сердца, а также поражение тканей и сосудов во время внутривенного введения препаратов. Как полагают ученые ИХБФМ СО РАН, "адресная" доставка лекарств (непосредственно к раковой опухоли) при помощи наночастиц поможет уменьшить токсическое воздействие химиопрепарата на организм человека, а также повысит эффективность лечения.
В свою очередь ученые Института геохимии и аналитической химии (ГЕОХИ) имени В. И. Вернадского РАН (г. Москва) разработали наноиониты (полимерные наночастицы, в основе которых лежит нанокатионит) для точечной доставки в клетки злокачественных опухолей молекул цисплатина.
Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Talanta.
(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914022008311?via%3Dihub)
"В исследовании мы использовали метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой высокого разрешения, которая позволила оценить новый тип наноносителя на основе катионообменных наночастиц. Регистрация сигналов изотопов платины и серы показала, что прямое взаимодействие между наночастицами нанокатионита НИК и цисплатином приводит к быстрой и высокой загрузке лекарственного средства, а в среде сыворотки крови человека загруженные наночастицы быстро конвертируются в связанную с белками плазмы крови форму", — цитирует (https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/63370/) Минобрнауки РФ старшего научного сотрудника лаборатории геохимии углерода ГЕОХИ РАН Ольгу Кузнецову.
По ее словам, состав белковой короны, а также относительное количество белков, прикрепленных к поверхности исходных и нагруженных цисплатином наночастиц, ученые определяли с помощью жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии — метода химического анализа, широко применяющегося в фармацевтике.
Получившийся наноионит специалисты испытали в условиях, характерных для жидкого содержимого раковой клетки. Созданный носитель позволил значительно высвободить лекарственный препарат. Это значит, что новый метод позволит лечить раковую опухоль цисплатином в более мягкой форме, а также снизить количество побочных эффектов после завершения терапии.
