Диагностические наночастицы «шесть в одном»
Одна наночастица – шесть исследовательских методик
Екатерина Баранова, sci-lib по материалам Nanotechweb – One nanoparticle: six imaging modalities
Согласно опубликованной недавно работе международной группы ученых, новый тип наночастиц потенциально позволяет исследовать организм пациентов шестью различными способами, вводя при этом только одно контрастное вещество. Если технология будет доработана до перехода к клинической практике, она позволит врачам объединить сильные стороны целого ряда методик визуализации, обеспечивая четкую картину органов пациента.
Предложенные учеными из University of Buffalo (США), University of Pennsylvania (США) а также их коллегами из Harbin Institute of Technology (Китай) наночастицы в среднем имеют диаметр 74 нм. Каждая из них состоит из двух частей: ядра и оболочки из порфирин-фосфолипида. Составные части наночастиц обладают своими свойствами, способствующими визуализации в различных режимах.
Основной компонент, изначально разработанный для фотонной ап-конверсии, при облучении светом в ближнем инфракрасном диапазоне флуоресцирует голубым цветом, что потенциально дает возможность визуализировать глубоко расположенные объекты. В дополнение ядро, содержащее иттербий, дает возможность проводить КТ-визуализацию. Внешняя оболочка наночастиц обладает биофотонными свойствами, что делает их пригодными для использования во флуоресцентных и фотоакустических методиках отображения. Также сродство порфириновой оболочки с медью дает возможность легко покрывать наночастицы радиоактивной медью-64 для использования в рамках люминесцентных методик отображения.
Схема из статьи в Advanced Materials – ВМ
Первоначальную проверку предложенных наночастиц исследователи провели в пробирке, а затем использовали полученный контраст для визуализации внутренней структуры филе индейки (для определения затухания сигнала в зависимости от глубины его проникновения). Филе индейки было выбрано в качестве среды, близкой по структуре к тканям молочной железы человека (отображение лимфатических узлов на данный момент является первостепенной задачей при выявлении рака молочной железы). Впоследствии наночастицы использовались для отображения лимфатических узлов живых мышей. Данный эксперимент продемонстрировал огромный потенциал комплексного подхода к исследованиям: фотоакустическая томография дает информацию о кровеносных сосудах, в то время как КТ предоставляет данные о локальной структуре костной ткани. Совмещение методик позволяет одновременно получить информацию и о глубоко расположенных тканях, и о поглощении наночастиц клетками. Как отмечают сами ученые, дополнительное преимущество визуализации при помощи наночастиц, состоящих из ядра и оболочки, заключается в возможности получать данные в различных масштабах, от одиночных молекул до целых живых клеток и органов тела.
Стоит отметить, что при всем разнообразии доступных с таким контрастом исследовательских методик, предложенные наночастицы не дороги и просты в изготовлении (по сравнению с другими контрастными агентами). К сожалению, агрегата, способного получать все шесть вариантов изображений одновременно, на данный момент не существует. Однако исследователи надеются, что в скором времени будет разработан инструментарий, способный использовать хотя бы часть потенциала наночастиц, поскольку работы в этом направлении ведутся довольно давно. Интеграция даже нескольких отдельных инструментов визуализации в едином корпусе уже может быть пригодна для клинического использования. Правда, до перехода к использованию данных наночастиц в рамках исследований организма человека необходимо будет провести их тестирование на предмет безопасности.
Помимо упомянутого тестирования наночастиц в ближайшее время научная группа планирует искать другие приложения для разработанных наноструктур. Одно из возможных направлений – попытка добавить на поверхность наночастиц еще одну молекулу, которая обеспечит накопление частиц в раковых клетках и более четкое отображение опухолей.
Подробные результаты работы опубликованы в журнале Advanced Materials (Rieffel et al., Hexamodal Imaging with Porphyrin-Phospholipid-Coated Upconversion Nanoparticles – ВМ).
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
25.02.2015