В последние годы усиленно ведутся работы по применению наночастиц в гипертермии — разрушении раковых клеток высокой температурой. Гипертермия считается одним из наиболее перспективных методов борьбы с раковыми опухолями. Иммунная система человека способна быстро выводить из организма частицы, размер которых превышает 100 нм. Более миниатюрные тела могут задерживаться в организме гораздо дольше, что позволяет надеяться на успех нанонауки в этой области.
Метод гипертермии, как способ борьбы с раковыми опухолями, известен уже более двух десятков лет. Раковые клетки хуже отводят тепло, а потому «перегреваются» гораздо быстрее здоровых. Этот перегрев и лежит в основе методики. В результате термической обработки раковые опухоли значительно сокращаются.
Механизм гипертермического воздействия до их пор точно не установлен, однако существуют основания полагать, что он несет в себе комплексное воздействие на клетки. Во-первых, - это просто перегрев клетки (ожог), во-вторых - замедление процесса деления, в-третьих - запуск апоптоза клеток опухоли (апоптоз – запрограммированный клеткой процесс самоуничтожения).
Изначально применение гипертермического воздействия ограничивалось тканями, мало подверженными циркуляции крови, что делало неэффективным использование химиотерапии. Однако позднее оказалось, что подобное термическое воздействие слабо затрагивает здоровые клетки, не нанося вреда организму. В связи с этим онкологи всего мира возлагают большие надежды на эту методику.
В настоящее время существуют методы местной (с помощью подкожных излучателей) и общей гипертермии. Оба метода относятся к хирургическим операциям наивысшей сложности, так как малейшая неосторожность при проведении нагревания может привести к гибели пациента. Обычно тело человека нагревается до температур 43-43,5С, что может спровоцировать коагуляцию белковых тканей или смерть от температурного шока. Тем не менее, гипертермическое воздействие действие на организм признано гораздо более безопасным, нежели применение химических веществ и уж тем более радиоизотопов.
Кроме того, гипертермическое воздействие показало высокую эффективность при лечении наркомании и ВИЧ инфекций. Сейчас ученые по всему миру бьются над задачей упрощения методики и создания более безопасных и щадящих режимов термического воздействия.
Теперь же настал черед «прицельных» методов гипертермии.
В прессе не раз освещались эксперименты по созданию магнитных наночастиц, нагревание которых осуществляется с помощью электромагнитного излучения. Выше критической температуры (43С) они переходят в парамагнитную фазу и перестают нагреваться, делая перегрев более безопасным. Последние достижения ученых из Университета Пердью в американском штате Индиана позволят сделать гипертермию еще более избирательным и безопасным методом.
В своей работе исследователи во главе с Цзи Синь Чэном и Александром Вейем сконцентрировали внимание на наночатицах золота, имеющих диаметр около 15 нм и длину около 50 нм. Главное достижение ученых — это функционализация поверхности золотых наночастиц. Им удалось нанести на поверхность молекулы фолатов — солей фолиевой кислоты, наиболее активно поглощаемой раковыми клетками. Секрет успеха ученые пока не раскрывают.
принятое в популярной литературе название заболевания, выражающегося в образовании злокачественных опухолей. В медицинской литературе раком называют злокачественную опухоль из эпителиальной ткани. Злокачественные опухоли соединительной ткани называются саркомами.
Злокачественной опухолью называют разрастание клеток, утративших нормальные свойства и связи с организмом, обладающие способностью, прорастая в окружающие ткани, разрушать их и давать метастазы, то есть переноситься в другие органы и ткани с образованием вторичных узлов опухоли. Внешними причинами злокачественных опухолей могут быть некоторые излучения и химические вещества (канцерогенные вещества), а внутренними - нарушения обмена веществ и баланса гормонов. Ряд опухолей животных вызывается вирусами.
БСЭ
Именно присутствие ионов и приводит к резкому росту активности ферментов, содержащихся в цитоплазме клетки, что приводит к «микровзрывам» — на поверхности клеток происходят резкие вздутия, порождающие эффект кавитации. Вскоре после этого клетка погибает.
Таким образом, нагрев наночастиц — это только своеобразный спусковой крючок, который запускает гораздо более сложный химический процесс.
Ученые отметили, что с течением времени наночастицы золота проникают внутрь пораженных клеток. При этом нагревание с помощью ИК облучения также приводит к их гибели, однако в этом случае не происходит нарушения мембраны, и уничтожение клеточной структуры происходит исключительно за счет термического эффекта. Учеными отмечено, что для достижения необходимого терапевтического результата необходимо существенно увеличивать мощность излучающего лазера и продолжительность облучения.
Таким образом, именно поверхностная адсорбция наночастиц золота, по мнению ученых, может привести к созданию новой методики борьбы с раковыми опухолями.
Этот способ не требует длительного нагревания, а также позволяет снизить мощность излучения.
Кроме того, научной группой было установлено, что эти же наночастицы могут быть использованы для мониторинга распределения опухолей в организме и позволяют в реальном времени следить за движением препарата по организму. Метод двухфотонной люминесценции, успешно примененный Чэном, позволяет с большей контрастностью по сравнению с традиционными оптическими методами «высветить» частицы, а кроме того, получить картинку элементарно большего размера.
На данный момент трудно делать предположения, насколько быстро данная методика войдет в клиническую практику. Однако в любом случае понятно, что новый механизм разрушения клеток с помощью ионов кальция гораздо эффективнее обычного нагрева. Куда проще открыть врагу городские ворота, чем в одиночку сражаться с защитниками города.
