Созданы микрочастицы из золота и железа, способные эффективно уничтожать раковые клетки
Ученые БФУ имени Иммануила Канта разработали микрочастицы из золота и железа, способные уничтожать раковые клетки под действием света и магнитного поля. Их можно будет использовать для локальной терапии опухолей, например, в составе геля, который наносят на место удаленного новообразования, чтобы уничтожить оставшиеся раковые клетки и предотвратить рецидив.
Один из перспективных методов таргетной терапии рака — использование нано- и микрочастиц, способных проникать в опухоль и разрушать только ее клетки, не затрагивая здоровые ткани. Так, например, при фототермической терапии в организм пациента вводят частицы, которые накапливаются в опухоли, затем их облучают инфракрасным лазером. Таким образом частицы нагреваются до температуры, критической для раковых клеток.
Существует другой подход, при котором частицы, достигшие опухоли, заставляют колебаться под действием магнитного поля и механически разрушать клетки. При этом каждый метод требует использования своих частиц: первый — тех, что хорошо нагреваются под действием лазера, а второй — тех, что реагируют на магнитное поле. Ученые полагают, что, если совместить эти два подхода, можно значительно повысить эффективность лечения.
Ученые создали микрочастицы в форме дисков, состоящие из чередующихся слоев золота и железа. Золото обеспечивает нагрев под действием лазера, а железо позволяет управлять частицами с помощью магнитного поля.
Исследователи изготовили два типа таких дисков: в одних слой железа находился между слоями золота, а в других — наоборот. Авторы внесли полученные микрочастицы в клетки рака печени и показали, что сами по себе диски не опасны для клеток — они не вызывают их гибель. Однако при включении инфракрасного лазера или магнитного поля частицы активировались и вызывали гибель клеток.
Диски, в которых внешний слой был из золота, хорошо нагревались лазером и под его действием уничтожали 29 % раковых клеток, но почти не реагировали на магнитное поле. Частицы с наружным слоем из железа, наоборот, слабее нагревались, зато под действием магнитного поля вызывали гибель около 17 % клеток. При этом, одновременное действие лазера и магнитного поля на частицы с железной оболочкой приводит к гибели почти 50 % раковых клеток. Таким образом авторы подтвердили возможность достижения синергетического эффекта.
«Наша работа показывает, что сочетание фототермической терапии и обработки переменным магнитным полем может стать эффективным инструментом в борьбе с раком. Поскольку полученные микрочастицы достаточно крупные и не предназначены для введения в кровоток, их можно будет использовать в локальной терапии: например, после удаления опухоли хирургическим путем нанести гель с такими частицами на место операции и, воздействуя лазером и магнитным полем, уничтожить оставшиеся раковые клетки, предотвратив рецидив», — рассказала один из авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории биоматериаловедения и 3D-биопринтинга НОЦ «Умные материалы» БФУ имени Иммануила Канта Анна Моторжина.