Цивилизация
Исследователи из МГУ имени М.В. Ломоносова совместно со своими немецкими коллегами сумели доказать применимость кремниевых наночастиц для диагностики и лечения рака, впервые продемонстрировав их способность эффективно проникать в больные клетки и, выпустив заключенное в них лекарство, быстро разлагаться, не накапливаясь в организме. О деталях своей работы они рассказали в статье, опубликованной в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine.
Направление, в котором работают ученые, называется тераностика. Данный термин обозначает процесс одновременной диагностики болезни и ее лечения. Одно из применений тераностики — выявление и лечение ряда онкологических заболеваний с помощью наночастиц, наполненных лекарством и адресно попадающих внутрь раковой клетки. Сегодня многие из таких наночастиц не отвечают требованию биосовместимости. По словам одного из участников исследования Любови Осминкиной (старший научный сотрудник физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова), при вводе в организм наночастицы действуют быстро, попадают куда нужно, вылечивают то или иное заболевание, однако спустя месяцы у пациента начинают болеть печень, почки, легкие или даже голова.
«Все потому, что наночастицы золота, серебра, оксида титана, селенида кадмия и огромное множество других фактически из организма не выводятся, — поясняет Любовь Осминкина. — При попадании в кровоток они застревают во внутренних органах и спустя некоторое время начинают наносить вред организму за счет пролонгированных токсических эффектов».
В поисках не только биосовместимых, но и биодеградируемых транспортировщиков для адресной доставки лекарств ученые обратили внимание на кремний. Наночастицы, «сотканные» из него, точно не повредят организму — и даже помогут, — поскольку результатом их распада является кремниевая кислота, необходимая организму для укрепления костей и роста соединительных тканей. Ученые предложили исследовать биодеградацию частиц с помощью рамановской микроспектроскопии.
«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, — рассказывает Осминкина. — 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».
По рамановским спектрам и восстановленным из них изображениям частиц и клеток исследователи 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, — говорит Любовь Осминкина, — мы впервые доказали, что пористые кремниевые наночастицы могут служить совершенно безвредным для организма агентом для тераностики многих онкологических заболеваний. 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».
