Наночастицы кремния для тераностики
Ученые нашли способ использовать кремниевые наночастицы для лечения рака
Исследователи из МГУ имени М.В. Ломоносова и нескольких университетов Германии доказали целесообразность использования наночастиц для диагностики и лечения рака. В исследовании было продемонстрировано, что частицы способны эффективно проникать в больные клетки и, выпустив, заключенное в них лекарство, быстро разлагаться, не накапливаясь в организме. Статья опубликована в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (Tolstik et al., Studies of silicon nanoparticles uptake and biodegradation in cancer cells by Raman spectroscopy).
По словам одного из участников исследования Любови Осминкиной из МГУ, наночастицы золота, серебра, оксида титана, селенида кадмия и огромное множество других фактически из организма не выводятся. При попадании в кровоток они застревают во внутренних органах и спустя некоторое время начинают наносить вред организму за счет пролонгированных токсических эффектов. Этих недостатков оказался лишен кремний. Наночастицы из него не просто не вредят организму, но и помогают – поскольку результатом их распада является кремниевая кислота, необходимая организму для укрепления костей и роста соединительных тканей.
Ученые провели исследование биодеградации наночастиц с помощью рамановской микро-спектроскопии. «Эта методика позволяла не только определить местонахождение наночастицы в клетке – сигналы от кремния и компонентов клетки находятся на различных частотах, – но и наблюдать за процессом ее распада. Последнее стало возможно потому, что, как уже было известно, рамановский спектр от кремниевой наночастицы зависит от ее размера – чем она меньше, тем он становится шире и сдвигается в сторону более низких частот», – пояснила Любовь Оминкина.
Клетки рака молочной железы инкубировались с кремниевыми наночастицами размером 100 нм, и затем ученые наблюдали за происходящим в клетках в течение различного времени: от 5 часов до 13 суток. По рамановским спектрам и восстановленным из них изображениям частиц и клеток они увидели, как в первые 5-9 часов наночастицы локализуются на клеточных мембранах, за последующие сутки проникают внутрь клетки и потом начинают биодеградировать, о чем свидетельствовало уменьшение амплитуды сигнала, расширение спектра и появление пика от аморфной фазы кремния. На 13-е сутки наночастицы полностью растворяются и сигнал пропадает.
«Таким образом, мы впервые доказали, что пористые кремниевые наночастицы могут служить совершенно безвредным для организма агентом для тераностики многих онкологических заболеваний, – сказала Любовь Осминкина, – Они не только легко проникают в больную клетку, но, если их напитать через поры лекарством, могут выпускать его в ней в процессе своего распада. Считаю, что результаты нашей работы имеют огромное значение в перспективе создания лекарств на основе биосовместимых и биодеградируемых наночастиц кремния».
Слева: Схематическое изображение процессов биодеградации кремниевых наночастиц: (I) локализация наночастиц на мембране клетки; (II), проникновение наночастиц в цитоплазму клетки, сопровождающееся частичной биодеградацией наночастиц; (III) полное растворение кремниевых наночастиц через 10-13 дней их инкубации в клетке.
Справа: Спектры комбинационного рассеяния света (рамановские спектры) кремниевых наночастиц, снятые в течение различного времени их инкубации в клеткахMCF-7 (рак молочной железы): 9 ч, 48 ч и 13 дней инкубации изображены красным, синим и зеленым спектром, соответственно. Врезка: соответствующие изображения XZ-сечения клетокMCF-7, культивируемых с наночастицами, полученные с помощью рамановской спектроскопии. Источник: Любовь Осминкина.
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
22.07.2016