Жидкий металл убивает раковые клетки
Американские ученые создали биодеградируемый жидкий металл, который способен находить и уничтожать раковые клетки.
Многообещающий способ доставки лекарств уже был протестирован на лабораторных животных.
Сотрудники Университета штата Северная Каролина и их коллеги из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл сообщают о своем успехе на страницах журнала Nature Communications.
«Описанное нами достижение в доставке противоопухолевых лекарств поможет врачу локализовать опухоль и уничтожить ее с минимальным ущербом для организма пациента. Этот жидкий металл не только чрезвычайно эффективен, но и малотоксичен. Важным достоинством наших «нанотерминаторов» является простота и дешевизна производства», - поясняет преимущества новинки профессор Чен Гу.
Чтобы создать таких «нанотерминаторов» ученые поместили галлий-индиевый сплав в раствор, который содержал два типа полимерных лигандов. Затем этот раствор обработали ультразвуком, чтобы от жидкого металла отделились капельки диаметром около 100 нм. При этом полимерные лиганды прикреплялись к поверхности капелек, формируя «кожу» этих наночастиц, которая в дальнейшем не давала металлу слипаться обратно.
После первого этапа в раствор вводился противораковый препарат доксорубицин (Dox), который тут же связывался с одним из лигандов. Насыщенные лекарством наночастицы отделяли от остальных и очищали для последующего введения в кровь. При этом второй лиганд требовался лишь для «самонаведения» наночастиц на цель, поскольку обладал высоким сродством к поверхностным рецепторам раковых клеток.
Как только наночастицы оказывались в организме подопытных животных, они устремлялись на поиски раковых клеток-мишеней. После проникновения в клетку частицы под влиянием высокой кислотности сбрасывали с себя лиганды с лекарством, и доксорубицин начинал работать прямо внутри. Это гарантировало сочетание высочайшей терапевтической эффективности и минимальной токсичности.
«Далее, оказавшись без своей «кожи», нанокапельки начинают сливаться друг с другом, превращаясь в крупные частицы жидкого металла. Эти частицы достаточно легко найти при помощи современных методов диагностической визуализации. Таким образом, мы не только лечим рак, но и «подсвечиваем» на снимках мельчайшие опухоли, помогая докторам», - говорит Майкл Дики, профессор биомолекулярного инжиниринга NC State.
Но это еще не все. Тем временем жидкометаллический сплав продолжает взаимодействовать с кислой средой внутри клетки, растворяясь и выделяя ионы галлия. Любопытно, что сами эти ионы обладают противоопухолевыми свойствами. Они могут быть эффективны даже в отношении резистентных к химиотерапии клеток рака. Металл после разрушения опухоли постепенно выводится из организма больных.
«Основываясь на результатах тестов in vitro, мы можем предположить, что жидкий металл полностью деградирует в течение нескольких дней и выводится без заметных токсических эффектов. Это предварительные данные, но они очень нас обнадеживают», - говорит Йе Лу, молодая исследовательница из лаборатории профессора Гу.
В ходе экспериментов на мышах с раком яичников ученые продемонстрировали, что наночастицы с доксорубицином значительно эффективнее и безопаснее, чем традиционные препараты Dox. Они наблюдали животных на протяжении 90 дней после терапии и не обнаружили никаких видимых признаков токсичности, связанных с жидким металлом.
«Как и вымышленный Терминатор, наши наночастицы легко трансформируются из одного состояния в другое, выполняя свою сложную работу, а в итоге полностью и бесследно растворяются. Мы надеемся очень скоро перейти к более крупным исследованиям на животных, а там и к клиническим испытаниям на человеке», - говорит профессор Гу.
Многообещающий способ доставки лекарств уже был протестирован на лабораторных животных.
Сотрудники Университета штата Северная Каролина и их коллеги из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл сообщают о своем успехе на страницах журнала Nature Communications.
«Описанное нами достижение в доставке противоопухолевых лекарств поможет врачу локализовать опухоль и уничтожить ее с минимальным ущербом для организма пациента. Этот жидкий металл не только чрезвычайно эффективен, но и малотоксичен. Важным достоинством наших «нанотерминаторов» является простота и дешевизна производства», - поясняет преимущества новинки профессор Чен Гу.
Чтобы создать таких «нанотерминаторов» ученые поместили галлий-индиевый сплав в раствор, который содержал два типа полимерных лигандов. Затем этот раствор обработали ультразвуком, чтобы от жидкого металла отделились капельки диаметром около 100 нм. При этом полимерные лиганды прикреплялись к поверхности капелек, формируя «кожу» этих наночастиц, которая в дальнейшем не давала металлу слипаться обратно.
После первого этапа в раствор вводился противораковый препарат доксорубицин (Dox), который тут же связывался с одним из лигандов. Насыщенные лекарством наночастицы отделяли от остальных и очищали для последующего введения в кровь. При этом второй лиганд требовался лишь для «самонаведения» наночастиц на цель, поскольку обладал высоким сродством к поверхностным рецепторам раковых клеток.
Как только наночастицы оказывались в организме подопытных животных, они устремлялись на поиски раковых клеток-мишеней. После проникновения в клетку частицы под влиянием высокой кислотности сбрасывали с себя лиганды с лекарством, и доксорубицин начинал работать прямо внутри. Это гарантировало сочетание высочайшей терапевтической эффективности и минимальной токсичности.
«Далее, оказавшись без своей «кожи», нанокапельки начинают сливаться друг с другом, превращаясь в крупные частицы жидкого металла. Эти частицы достаточно легко найти при помощи современных методов диагностической визуализации. Таким образом, мы не только лечим рак, но и «подсвечиваем» на снимках мельчайшие опухоли, помогая докторам», - говорит Майкл Дики, профессор биомолекулярного инжиниринга NC State.
Но это еще не все. Тем временем жидкометаллический сплав продолжает взаимодействовать с кислой средой внутри клетки, растворяясь и выделяя ионы галлия. Любопытно, что сами эти ионы обладают противоопухолевыми свойствами. Они могут быть эффективны даже в отношении резистентных к химиотерапии клеток рака. Металл после разрушения опухоли постепенно выводится из организма больных.
«Основываясь на результатах тестов in vitro, мы можем предположить, что жидкий металл полностью деградирует в течение нескольких дней и выводится без заметных токсических эффектов. Это предварительные данные, но они очень нас обнадеживают», - говорит Йе Лу, молодая исследовательница из лаборатории профессора Гу.
В ходе экспериментов на мышах с раком яичников ученые продемонстрировали, что наночастицы с доксорубицином значительно эффективнее и безопаснее, чем традиционные препараты Dox. Они наблюдали животных на протяжении 90 дней после терапии и не обнаружили никаких видимых признаков токсичности, связанных с жидким металлом.
«Как и вымышленный Терминатор, наши наночастицы легко трансформируются из одного состояния в другое, выполняя свою сложную работу, а в итоге полностью и бесследно растворяются. Мы надеемся очень скоро перейти к более крупным исследованиям на животных, а там и к клиническим испытаниям на человеке», - говорит профессор Гу.
Магнитные наночастицы разрушают тромбы
Наночастицы с тап в терапии ишемического инсульта
Брокколи против рака
Новые наночастицы для гипертермии в онкологии