18/09/2019
Ученые тестируют новые типы наночастиц для «прицельной» борьбы с раком
609
Ученые Сибирского федерального университета в составе международного научного коллектива исследовали два вида наночастиц с различным материалом ядра и золотой оболочкой, чтобы выяснить, какие из них могут более эффективно применяться в качестве термосенсебилизаторов в лазерной противоопухолевой терапии.
Сообщается, что наиболее успешными, по мнению исследователей, оказались наночастицы, ядро которых состоит из легированного алюминием (или галлием) оксида цинка. Основные выводы опубликованы в Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
К сожалению, надежды медицинского сообщества на универсальные возможности радио- и химиотерапии не оправдались, у этих видов лечения онкологических заболеваний обнаружился целый ряд серьезных противопоказаний и побочных эффектов. Метод локальной и избирательной гипертермии — нагрева опухолевых клеток при помощи различных устройств и технологий, в результате которого повреждаются только злокачественные клетки без вреда для здоровых тканей, — считается одним из наиболее перспективных и активно развивающихся в настоящее время.
Для локальной гипертермии используются различные физиотерапевтические средства (высокоинтенсивный ультразвук, лазерное излучение, переменные магнитные поля и так далее). В целом суть метода состоит в достижении высокой температуры (42-47°С) вблизи опухолевых клеток, при которой наблюдается их избирательная гибель (тем более, что злокачественные клетки в силу особенностей их строения более чувствительны к высоким температурам, чем здоровые). Локальная гипертермия в настоящее время чаще используется для повышения эффективности комбинированной или комплексной терапии больных, однако в некоторых ситуациях может выступать и в качестве монотерапии.
«Гипертермия как метод активно развивается последние десять-пятнадцать лет. Так называемая интерстициальная (внутритканевая) лазерная термотерапия ИЛТТ (Laser induced interstitial thermotherapy — LITT) — это разновидность данного метода, и у нее есть свои преимущества. Во-первых, при использовании лазерной термотерапии можно непрерывно следить за процессами прогревания в режиме реального времени и визуализировать температурные изменения в тканях.
Во-вторых, нагрев происходит в строго заданном объеме и в соответствии с конфигурацией опухоли. Для ИЛТТ используют инфракрасный лазер: опухоль нагревают до 45°С, в результате ее клетки практически необратимо повреждаются из-за изменения структуры белка — грубо говоря, оказываются "сваренными". Лазер воздействует прямо через кожу пациента или лапароскопически, это значит, что хирургические вмешательства сводятся к минимуму.
А чтобы сделать процесс нагрева направленным и щадящим здоровые ткани организма, нужно использовать термосенсибилизаторы: магнитные или плазмонно-резонансные наночастицы, которые вводят в кровоток или непосредственно в опухоль», — рассказал аспирант Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Артем Костюков.
Ученые объясняют, что эти частицы строго избирательно закрепляются на мембранах лишь злокачественных клеток, благодаря наличию на поверхности золотой оболочки распознающего агента — ДНК-аптамеров. Находясь на мембране и поглощая лазерное излучение, наночастицы будут выделять тепловую энергию, повреждающую мембрану и приводящую к гибели клетки. Это позволяет снизить мощность лазерного излучения по сравнению с его прямым воздействием на опухоль. Помимо этого, существует важная возможность изменять «настройки» частиц, выбирая для их конструирования различные материалы, подбирая размеры, форму и структуру.
«Идея помещать наночастицы золота в человека для решения терапевтических задач не нова. Можно их, скажем, нагружать лекарственными средствами и использовать для адресной доставки медикаментов прямо в опухоль. А можно облучать таких своеобразных "наводчиков", концентрирующихся прямо в переродившихся клетках, лазером — они поглощают оптическое излучение, создают вокруг себя интенсивное тепловое поле с четкими границами и убивают раковые клетки "перегревом".
Однако цельная золотая наночастица поглощает лазерное излучение на той же длине волны, что и человеческий гемоглобин — воздействуя лазером на нее, мы можем вмешаться в здоровые ткани и спровоцировать ухудшение общего состояния пациента. Чтобы этого не произошло, наши американские коллеги некоторое время назад предложили делать наночастицы "сборными" — ядро из кварца "одевать" в золото. В этом случае пик поглощения частицы смещается в длинноволновую область ближе к инфракрасному излучению, и именно в этой области гемоглобин условно "прозрачен" и не получает ненужную нагрузку.
Мы же пошли еще дальше, предложив усовершенствовать передачу тепловой энергии от наночастицы к раковым клеткам благодаря новым материалам. Расчеты показали, что наночастицы, ядро которых состоит из легированного алюминием (или галлием) оксида цинка, исключительно быстро поглощают и отдают тепло по сравнению с привычными кварцевыми "собратьями"», — уточнил руководитель рабочей группы, профессор базовой кафедры фотоники и лазерных технологий Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Сергей Карпов.
Исследователи также отметили, что им удалось изменить понимание, как следует проверять наночастицы-термосенсебилизаторы на «профпригодность». «Оказалось, что не по оптическим cвойствам нужно оптимизировать наночастицы, а скорее — по тепловым. Золотая "обертка" проверена годами: золото прекрасно совместимо с человеческим организмом и гипоаллергенно. А проверка ядра, в сущности, сводится к вопросу, насколько быстро оно способно поймать и передать тепловую энергию», — констатировал постдок Института оптики Рочестерского университета Илья Рассказов.
Добавим, что в состав научного коллектива также вошли ученые Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН, Института вычислительного моделирования СО РАН, Сибирского государственного университета науки и технологий имени М. Ф. Решетнёва и Рочестерского университета (США).
Источники
Нагреть и разрушить: ученые тестируют новые типы наночастиц для "прицельной" борьбы с раком
Тепловой удар для раковых клеток: ученые тестируют наночастицы для "прицельной" борьбы с заболеванием
Ученые СФУ изучают возможности лечения рака путем нагрева опухоли
Ученые СФУ изучают возможности лечения рака путем нагрева опухоли
Тепловой удар для раковых клеток: ученые тестируют наночастицы для "прицельной" борьбы с заболеванием
Ученые СФУ предлагают новый метод для борьбы с онкологией
Ученые СФУ предлагают новый метод для борьбы с онкологией
Лечение опухоли с помощью нагревания
Нагреть и разрушить: ученые тестируют новые типы наночастиц для "прицельной" борьбы с раком
Нагреть и разрушить: ученые тестируют новые типы наночастиц для "прицельной" борьбы с раком
Ученые СФУ изучают возможности лечения рака путем нагрева опухоли: Яндекс.Новости
Ученые СФУ предлагают новый метод для борьбы с онкологией
Российские ученые нашли новый способ лечения опухолей
Российские ученые нашли новый способ лечения опухолей
Лечение опухоли с помощью нагревания
Сибирские ученые будут лечить от рака нагревом опухоли
Красноярские ученые нашли замену химиотерапии
Красноярские ученые нашли замену химиотерапии
Красноярские ученые нашли замену химиотерапии
Красноярские ученые нашли замену химиотерапии
Нагреть и уничтожить
Похожие новости
-
08/07/2017
Российские ученые получили чувствительные к малым дозам радиации белки
Группа исследователей из Института биофизики СО РАН, Красноярского государственного аграрного университета, Сибирского федерального Университета (СФУ), а также МГУ им. М. В. Ломоносова разработала чувствительный к радиации белковый комплекс, сообщает пресс-служба СФУ. 1931
-
01/11/2017
Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине
Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий). 1890
-
16/03/2017
Светящиеся бактерии измерят радиоактивность
Сибирские биофизики провели экспериментальное исследование биологического эффекта низкодозовой гамма-радиации. Результаты исследования представлены в одном из ведущих мировых научных журналов по радиоактивности окружающей среды Journal of Environmental Radioactivity. 2312
-
31/10/2019
Красноярские ученые ведут работы по созданию «идеальных» стентов из биополимеров
Коллектив красноярских исследователей из Сибирского федерального университета, Красноярского научного центра СО РАН и Красноярского центра сердечно-сосудистой хирургии ведет работы по созданию «идеальных» стентов из биополимеров. 707
-
24/12/2018
Белки в хвое расскажут о стрессе у деревьев
Российские ученые измерили содержание белков теплового шока в хвое сосны обыкновенной и выяснили, что изменение этого параметра является прямым следствием пожаров. Свою работу они представили на Всероссийской научно-практической конференции «Механизмы устойчивости растений и микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды». 1195
-
10/12/2018
Исследовано влияние лекарства от грибка на пшеницу
Российские исследователи изучили токсические эффекты, которые противогрибковые препараты (фунгициды) оказывают на посевы пшеницы, зараженные плесневым грибом фузариумом. Результаты работы были опубликованы в журнале Plant Physiology and Biochemistry. 1778
-
14/12/2018
Красноярские ученые оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки
Экологи из Сибирского федерального университета (СФУ) оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки и изучения климата прошлого. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда (1, 1). 1720
-
05/10/2018
Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания
Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить. 2097
-
26/02/2020
Сибирские ученые разработали препарат для лечения гриппа с удвоенным противовирусным эффектом
Группа исследователей, в которую вошли сотрудники ТГУ, ИПХЭТ СО РАН (Бийск) и НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е.Д. Гольдберга ТНИМЦ, разработала новую технологию синтеза фармацевтической субстанции осельтамивира этоксисукцината и получила препарат с удвоенным противовирусным эффектом. 768
-
21/01/2019
Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур
Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения. 1867