Ученые разработали магнитные молекулярные машины для доставки препаратов в раковые опухоли

Ученые Калифорнийского института наносистем (California NanoSystems Institute) Университета Калифорнии – Лос-Анджелес (University of California – Los Angeles - UCLA) и корейского Университета Йонсей (Korea's Yonsei University) разработали инновационный метод, позволяющий молекулярным наномашинам выделять лекарственные препараты внутри живых раковых клеток при активации удаленным переменным магнитным полем.

Новая система – первое использование класса пористых наноматериалов, приводимых в действие магнитным ядром - может улучшить как адресную доставку лекарственных препаратов, так и магнитно-резонансную визуализацию при лечении рака и других заболеваний.

Исследование опубликовано в журнале Journal of the American Chemical Society.

В последние годы исследования рака сосредоточены на развитии методов лечения, которые, в отличие от химиотерапии, воздействуют только на раковые клетки, не нанося вреда здоровым. С учетом этого ученые создали молекулярные наномашины, которые могут выделять лекарственные молекулы из пор непосредственно в отдельную раковую клетку в ответ на определенный стимул.

Несмотря на то, что разработано много методов, регулирующих, как и когда поры загружаются своим полезным грузом и выгружают его, для получения наиболее эффективных результатов при практическом клиническом применении внешние и неинвазивные методы активации являются, безусловно, более предпочтительными.

Новый метод, разработанный исследовательской группой профессора кафедры химии и биохимии UCLA Джеффри Зинка (Jeffrey Zink) и профессором кафедры химии корейского университета Йонсей Джинву Чоном (Jinwoo Cheon), использует материал, сочетающий в себе каркас из мезопористых наночастиц кремнезема с магнитным нанокристаллом оксида железа, допированным цинком, и прикрепленные наноклапаны, которые помогают задерживать в порах молекулы лекарственного препарата. При включении в качестве внешнего стимула магнитного поля клапаны открываются и выделяют молекулы из пор в клетки-мишени.

«Гидрофобный характер внутренней части пор наряду с возможностью функционализировать поверхность кремнезема гидрофильными соединениями делают эти частицы перспективными с точки зрения доставки противораковых препаратов»,- говорит Зинк. «Добавление к кремнеземным наночастицам магнитного ядра представляет интерес для их потенциального применения в магнитно-резонансной томографии, так как магнитное ядро может сделать их хорошим контрастным агентом».

Суть метода сводится к следующему: наночастицы, несущие противораковый препарат доксорубицин, поглощаются клетками рака молочной железы. Под воздействием переменного магнитного поля раковые клетки, содержащие наночастицы, погибают.

«Новые кремнеземные наночастицы с магнитным ядром эффективно активируют наноклапаны, которые выделяют противораковые препараты под воздействием переменного магнитного поля», - объясняет Зинк.

Колебания магнитного поля вызывают нагревание допированного цинком нанокристалла оксида железа. Это нагревание активирует молекулярную машину, и доксорубицин выделяется из пор в клетки.

«Магнитные нанокристаллы имеют большое значение для биомедицины, так как могут использоваться как в терапевтических целях, так и для визуализации», - отмечает профессор Чон.

Способность выделять противораковые препараты только в раковые клетки и не оказывать отрицательного влияния на здоровые ткани имеет решающее значение.

Следующим шагом в исследовании будет изучение метода in vivo и анализ того, возможно ли его использование для обеспечения точного контроля за локализацией выделившихся лекарственных препаратов. Конечной целью ученых является разработка системы, которая будет применяться для лечения больных.

Источник: www.lifesciencestoday.ru