Для борьбы со злокачественными новообразованиями предложили использовать магнитные нанодиски
14.07.2021
Красноярские исследователи после анализа научных работ ученых со всего мира по магнитным нанодискам выяснили, что новое поколение наночастиц может помочь в микрохирургическом лечении рака. Оказалось, что нанодиски эффективнее, чем обычные наночастицы, разрушают раковые клетки. Основываясь на полученных данных, ученые создали диски для наноскальпеля, способного «выжигать» раковые клетки. Результаты обзорного исследования можно прочитать в журнале Nanomaterials. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8227103/
В настоящее время основные методы лечения злокачественных новообразований – хирургическая резекция и лучевая терапия. Главный недостаток этих манипуляций в том, что они повреждают здоровые ткани вокруг опухоли. Такой подход опасен, особенно при лечении опухолей головного мозга, поэтому необходимо найти новый способ для удаления пораженных тканей с минимальным ущербом для человека.
Коллектив красноярских ученых, в состав которого вошли исследователи из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», пришли к заключению, что магнитные нанодиски перспективны для микрохирургии злокачественных новообразований. Удаление опухолевых клеток при помощи наноразмерных частиц – одна из многообещающих областей в терапии рака. Магнитные наночастицы нагреваются до критических для опухоли температур или механически разрушают раковые клетки под воздействием магнитного поля.
Однако недавние исследования показали, что магнитные нанодиски более перспективны для магнитомеханического разрушения опухолевых клеток. Такие диски состоят из двух металлических слоев инертных металлов между которыми магнитный материал, что придает им уникальные свойства. Они обладают высокой степенью намагниченности и отсутствием остаточной намагниченности после выключения магнитного поля. Эти свойства облегчают дистанционное управление частицами и делают диски идеальными инструментами для терапии раковых клеток. ДНК или РНК аптамеры, которые распознают опухолевые клетки и связываются с ними, обеспечивают адресную доставку наночастиц к месту опухоли и их избирательное действие. Кроме того, аптамеры увеличивают биосовместимость дисков и снижают их токсичность.
Такие свойства нанодисков стали основой для создания наноскальпеля для микрохирургии опухолей. Инструмент должен обладать тремя основными свойствами: быть миниатюрным, нано- или микроразмерным; иметь возможность дистанционного управления и специфичность только к опухолевым клеткам. Этим требованиям отвечают структуры из магнитных нанодисков покрытых аптамерами для адресной доставки. Ученые считают, что такой наноскальпель будет безопасным инструментом для лечения и визуализации, в случае дополнительной модификации дисков или аптамеров метками или красителями, злокачественных новообразований, и поможет решить проблему адресного лечения больных под визуальным контролем.
«Успех лечения онкологических заболеваний определяется эффективностью удаления из организма всех раковых клеток. Необходимо разработать хирургический инструмент, работающий по принципу «найти и обезвредить». Им может стать наноскальпель, базирующийся на нанодисках», — рассказала одна из соавторов работы Анна Кичкайло, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник ФИЦ КНЦ СО РАН.
Сейчас ученые разработали и протестировали опытные образцы нанодисков. Предварительные результаты показывают, что они эффективно работают и селективно разрушают раковые клетки. По словам Анны, опыты проводились на клеточных культурах и на мышах. Они показали, что разрушается нужная клетка, а соседние здоровые продолжают расти.
Проект поддержан Российским фондом фундаментальных исследований (проект № 20-02-00696) и Российским научным фондом (проект № 19-74-00099).
В настоящее время основные методы лечения злокачественных новообразований – хирургическая резекция и лучевая терапия. Главный недостаток этих манипуляций в том, что они повреждают здоровые ткани вокруг опухоли. Такой подход опасен, особенно при лечении опухолей головного мозга, поэтому необходимо найти новый способ для удаления пораженных тканей с минимальным ущербом для человека.
Коллектив красноярских ученых, в состав которого вошли исследователи из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», пришли к заключению, что магнитные нанодиски перспективны для микрохирургии злокачественных новообразований. Удаление опухолевых клеток при помощи наноразмерных частиц – одна из многообещающих областей в терапии рака. Магнитные наночастицы нагреваются до критических для опухоли температур или механически разрушают раковые клетки под воздействием магнитного поля.
Однако недавние исследования показали, что магнитные нанодиски более перспективны для магнитомеханического разрушения опухолевых клеток. Такие диски состоят из двух металлических слоев инертных металлов между которыми магнитный материал, что придает им уникальные свойства. Они обладают высокой степенью намагниченности и отсутствием остаточной намагниченности после выключения магнитного поля. Эти свойства облегчают дистанционное управление частицами и делают диски идеальными инструментами для терапии раковых клеток. ДНК или РНК аптамеры, которые распознают опухолевые клетки и связываются с ними, обеспечивают адресную доставку наночастиц к месту опухоли и их избирательное действие. Кроме того, аптамеры увеличивают биосовместимость дисков и снижают их токсичность.
Такие свойства нанодисков стали основой для создания наноскальпеля для микрохирургии опухолей. Инструмент должен обладать тремя основными свойствами: быть миниатюрным, нано- или микроразмерным; иметь возможность дистанционного управления и специфичность только к опухолевым клеткам. Этим требованиям отвечают структуры из магнитных нанодисков покрытых аптамерами для адресной доставки. Ученые считают, что такой наноскальпель будет безопасным инструментом для лечения и визуализации, в случае дополнительной модификации дисков или аптамеров метками или красителями, злокачественных новообразований, и поможет решить проблему адресного лечения больных под визуальным контролем.
«Успех лечения онкологических заболеваний определяется эффективностью удаления из организма всех раковых клеток. Необходимо разработать хирургический инструмент, работающий по принципу «найти и обезвредить». Им может стать наноскальпель, базирующийся на нанодисках», — рассказала одна из соавторов работы Анна Кичкайло, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник ФИЦ КНЦ СО РАН.
Сейчас ученые разработали и протестировали опытные образцы нанодисков. Предварительные результаты показывают, что они эффективно работают и селективно разрушают раковые клетки. По словам Анны, опыты проводились на клеточных культурах и на мышах. Они показали, что разрушается нужная клетка, а соседние здоровые продолжают расти.
Проект поддержан Российским фондом фундаментальных исследований (проект № 20-02-00696) и Российским научным фондом (проект № 19-74-00099).
