Ученые из России нашли способ «перекрыть кислород» опухолям

Ученые всего мира ищут способ убивать раковые клетки, не повреждая здоровые ткани. Химиотерапия и облучение бьют по всему организму, вызывая тяжелые побочные эффекты. Альтернативой может стать фототермическая терапия — метод, при котором разрушение опухоли происходит за счет локального нагрева. Авторы исследования предложили использовать для этого уникальные композитные наночастицы из кремния и золота. Результаты опубликованы в авторитетном международном журнале Nanoscale.

Лазерный скальпель изнутри

Исследователи изучили явление «рассеяния Ми» — эффект, возникающий при взаимодействии света с частицами, размер которых сопоставим с длиной световой волны. В эксперименте использовались сферические наночастицы диаметром 120–160 нанометров, полученные методом лазерной абляции. Когда половина длины волны, помноженная на оптическую проницаемость, укладывается в диаметр наночастицы, внутри нее образуется стоячая волна. Эта частица работает как маленький оптический резонатор и начинает нагреваться.

Ключевая особенность метода — использование красного и ближнего инфракрасного света с длиной волны около 800 нанометров. Это так называемое «окно прозрачности» биотканей: для такого излучения человеческое тело «прозрачно», как стекло. Свет беспрепятственно проникает сквозь кожу и мышцы, но поглощается наночастицами, накопленными в опухоли, вызывая их нагрев.

Двойной удар

В ходе экспериментов исследователи сравнили частицы из чистого кремния и композитные «кремний с золотом». Выяснилось, что «золотые» варианты греются эффективнее. Но главный терапевтический эффект ученые видят не просто в «сжигании» клеток температурой.

Помимо нагрева, крупные наночастицы способны закупоривать мелкие кровеносные сосуды, питающие новообразование. Доставленные непосредственно в опухоль, они под воздействием света запускают механизм ишемии, попросту перекрывая раковым клеткам доступ к кислороду и питательным веществам.

Главная проблема — выведение, а не доставка

Несмотря на многообещающие результаты, путь технологии в клиники будет долгим. Как ни парадоксально, главная трудность заключается не в том, чтобы доставить наночастицы в опухоль (инъекции и пункции эту задачу решают), а в том, чтобы безопасно извлечь их из организма после завершения лечения.

Оказавшись в теле, наночастицы могут преодолевать гематоэнцефалический барьер, защищающий мозг от токсинов. Это создает потенциальную угрозу: накопление золота или кремния в тканях мозга может привести к непредсказуемым последствиям. Фагоцитоз с этой задачей справляется не всегда. Поэтому до реального использования этого метода в терапевтической практике еще очень далеко.

Тем не менее, работа, выполненная коллективом авторов (в их числе Ясамин Мусаева, Сергей Груздев, Глеб Тихоновский, Антон Попов, Сергей Климентов, Владимир белов Александр Гармаш), закладывает фундамент для создания принципиально новых подходов к лечению онкозаболеваний, где наночастицы выступят в роли высокоточного «внутреннего хирурга».