Наночастицы считаются многообещающим оружием в борьбе с опухолями из-за того, что ткань опухоли поглощает их легче, чем здоровые клетки, поскольку их сосудистая система более проницаема. Хороший пример – везикулы наружной мембраны (OMV), которые в основном представляют собой небольшие пузырьки, окруженные бактериальной мембраной. Эти частицы размером от 20 до 200 нанометров представляют интерес, потому что они биосовместимы, биоразлагаемы и могут быть легко и недорого произведены в бактериях даже в больших объемах. После того, как они загружены лекарственными активными веществами, их легко вводить.
Наночастицы, несущие черный груз
Огромный потенциал OMV в диагностике и лечении опухолей был продемонстрирован профессором.
Василис Нциахристос, профессор биологической визуализации в ТУМ, и его команда. Их работа основана на характерных свойствах OMV и меланина.
Доктор.
Випул Гуджрати, первый автор исследования, объясняет принцип: «Меланин очень легко поглощает свет – даже в инфракрасном спектре. Мы используем именно этот свет в нашей технике оптоакустической визуализации для диагностики опухолей. Он одновременно преобразует эту поглощенную энергию в тепло, которое затем выделяется. Тепло также является способом борьбы с опухолями – другие исследователи в настоящее время изучают этот метод в клинических испытаниях."
Оптоакустика, метод, который был значительно усовершенствован Ntziachristos, сочетает в себе преимущества оптической визуализации и ультразвуковой технологии. Слабые лазерные импульсы мягко нагревают ткань, заставляя ее ненадолго очень немного расширяться. Ультразвуковые сигналы производятся, когда ткань снова сокращается при охлаждении.
Измеряемые сигналы различаются в зависимости от типа ткани. Ученые фиксируют их специальными детекторами и «переводят» в трехмерные изображения. Сенсорные молекулы или зонды (например, OMV) могут еще больше повысить специфичность и точность метода.
Накопление тепла снижает рост опухоли
Первоначально ученым пришлось решить проблему, характерную для меланина: он не очень растворим в воде и поэтому его трудно вводить. Вот где в игру вступили OMV. Исследователи сконструировали бактерии таким образом, чтобы они производили меланин и сохраняли его в наночастицах, полученных из мембран. Затем они протестировали черные наночастицы на мышах, у которых были опухоли в нижней части спины.
Частицы вводили непосредственно в опухоль, которую возбуждали инфракрасными лазерными импульсами в рамках оптоакустической процедуры.
OMV оказались подходящими сенсорными зондами для этого метода диагностики, поскольку они обеспечивали четкие и высококонтрастные изображения опухоли. Они также хорошо подходят для методов фототермической терапии, когда ткань опухоли нагревается более сильными лазерными импульсами, чтобы убить раковые клетки.
Меланин в наночастицах вызывает повышение температуры опухолевой ткани с 37 ° C до 56 ° C. Контрольные опухоли без меланина достигли максимальной температуры 39 ° C. В течение десяти дней после лечения опухоли росли значительно медленнее, чем в контрольной группе, не получавшей OMV меланина. Этот тепловой эффект был усилен другим положительным эффектом частиц: вызывая небольшое неспецифическое воспаление в опухолевой ткани, иммунная система запускалась для атаки на опухоль.
«Наши наночастицы меланина вписываются в новую область медицины – тераностику, где сочетаются терапия и диагностика. Это делает их очень интересным вариантом для использования в клинической практике », – говорит Нциахристос.
Теперь ученые будут развивать свои OMV, чтобы в будущем использовать их в клинической практике.