Біосумісні наночастинки золота для діагностики та лікування раку

Емульсія перетворюється з біловато-прозорої на червону.

Міжнародна група дослідників, до якої входять фахівці НІТУ «МІСіС» та Університету Клемсона (Clemson University, Клемсон, США), повідомляє про новий спосіб отримання наночастинок золота, заснований на синтезі під впливом ультрафіолету. Технологія виключає використання агресивних хімічних агентів, отримані наночастинки безпечні для організму і можуть застосовуватися для діагностики та терапії онкологічних захворювань.

Стаття з описом нового методу опублікована в журналі Biomaterials Science.

Онкологічні захворювання - одна з найпоширеніших причин смерті. Триває пошук способів діагностики та терапії раку, в тому числі з використанням нанотехнологій.

Золоті наночастинки використовуються в процесі каталізу, в електроніці, сонячних елементах, великий інтерес вони представляють і з точки зору біомедицини. Їх важлива перевага - наявність властивостей, необхідних для так званого біоіміджингу, тобто детальної діагностики пухлини і подальшої терапії.

В якості агентів для біоіміджингу золоті наночастинки зазвичай використовують в комп'ютерній томографії. Терапію пухлини із застосуванням наночастинок золота можна проводити за рахунок так званої фототермічної терапії, коли частинки спочатку накопичуються в пухлині, а потім розігріваються під дією зовнішнього поля і знищують ракові клітини.

При цьому існуючі методи отримання золотих наночастинок зазвичай вимагають використання досить агресивних хімічних агентів, що ускладнює їх подальше використання в біомедицині, або вимагають декількох стадій синтезу, що здорожує виробництво.

Новий спосіб отримання золотих наночастинок більш «еколологічний». Сіль золота HAuCl₄ змішується зі сополімером у складі: полімолочна кислота-поліетиленгліколь у присутності полівінілового спирту і особливого фотоініціатора Irgacure. Технологія виключає використання агресивних речовин і хімічних агентів, токсичних для живого організму.

"Незважаючи на довгий і трохи лякаючий назвами список компонентів, всі вони високою мірою біосумісні і активно використовуються в біомедицині, - пояснив один із співавторів роботи, науковий співробітник лабораторії" Біомедичні наноматеріали "НІТУ" МІСіС ", PhD Роман Акасов. Далі її можна опромінювати ультрафіолетом, в результаті чого в розчині відбувається формування наночастинок золота. При цьому частинки оточені полімером, який надає їм властивості біосумісності і стійкості у водних розчинах. Емульсія при цьому перетворюється з біловато-прозорої на червону, що є індикатором успішного проведення фотополімеризації. Розмір частинок у наших експериментах становив близько 100 нанометрів, що привабливо для біомедичних застосувань, і частинки не були токсичні для клітин ".

Також у роботі авторам вдалося показати, що золоті наночастинки накопичуються в цитоплазмі клітин - як пухлинних гліомних, так і імунних клітинах макрофагах. Це відкриває можливості індивідуальної діагностики та терапії пухлинних захворювань. Надалі планується модифікувати поверхню наночастинок спеціальними молекулами, щоб адресно знаходити пухлину в організмі. Однак дослідники пропонують і інший варіант використання методу - як біоконструктор.

Отримані емульсії можуть вводитися в клітку або навіть організм ще до етапу фотополімерізації - процесу синтезу полімерів під впливом світла - і синтезуватися в золоті наночастинки безпосередньо в досліджуваній тканині. При цьому за властивостями отриманих наночастинок можна буде судити про особливості живого середовища, в якому вони знаходяться, що може бути важливим інструментом для вивчення біології клітини і процесів, які відбуваються в ній.

На даний момент група продовжує серію лабораторних дослідів в рамках доклінічного етапу досліджень.