Forskere afprøver sikkerheden ved magisk anti-cancer kugle

En gruppe MIPT-forskere sammen med deres kolleger fra Moskva, Nizhny Novgorod, Australien og Holland har gennemført det første systematiske studie, der analyserer sikkerheden ved såkaldte upconversion nanopartikler, der kan bruges til behandling af hudkræft og andre hudsygdomme. Denne undersøgelse er et af de vigtigste skridt på vejen mod nye, sikre og effektive metoder til at diagnosticere og behandle kræft.

Det var tilbage i 1908, at den tyske naturforsker og læge Paul Ehrlich kom med ideen om en "magisk kugle" - et lægemiddel, der kun ville bekæmpe patogene mikrober eller kræftceller, uden at påvirke de raske celler. Et århundrede senere, kemikere og læger er tættere end nogensinde før på at realisere denne idé, takket være nanoteknologi.

Ind i kroppen, nanopartiklerne af visse stoffer kan ophobes i tumorcellerne, "ignorerer" de sunde. Det er muligt at knytte molekylerne af lægemidler eller diagnostiske midler til sådanne nanopartikler for at finde kræftceller og ødelægge dem uden at beskadige de andre celler i kroppen.

Til dette formål, forskere bruger nanopartikler af guld og ferromagnetiske materialer, opvarme dem med højfrekvente elektriske strømme, så de dræber kræftceller indefra. En af de mest lovende typer af nanopartikler til diagnosticering og behandling af kræft er såkaldte upconversion nanopartikler (UCNP'er). De omdanner nær-infrarød stråling, som kan trænge dybt ind i menneskeligt væv, i synligt lys, gør det muligt at påvise kræftceller i kropsvæv, ændre dem og overvåge behandlingens fremskridt. UCNP'er kan konfigureres, så de frigiver lægemidler ved hjælp af lys.

Imidlertid, før udvikling af terapeutiske metoder baseret på brug af nanopartikler, det skal afgøres, om de forårsager skade på raske celler eller ej - det er emnet for forskningen udført af Elena Petersen og Inna Trusova fra MIPT og deres kolleger fra Moskva, Nizhny Novgorod, Australien og Holland.

"På trods af det faktum, at der er et stort antal undersøgelser af cytotoksicitet af UCNP'er, alle er omstændige på en måde, fordi undersøgelsen af ​​dette problem var perifer for deres forfattere, siger Petersen, lederen af ​​Laboratory of Cellular and Molecular Technologies på MIPT. "Vi har lavet den første systematiske undersøgelse af virkningerne af nanopartikler på celler."

Forskerne undersøgte egenskaberne af en af ​​de mest almindelige typer UCNP'er, som er afledt af natriumyttriumfluorid (Na[YF4]) dopet med de sjældne jordarters grundstoffer erbium og ytterbium. Gruppen testede, hvordan disse nanopartikler absorberes af fibroblaster (cellerne i menneskeligt bindevæv) og keratinocytter (epidermale celler), og undersøgte, hvordan nanopartikler påvirker cellernes levedygtighed.

Resultaterne viser, at cytotoksiciteten af ​​UCNP'er afhænger af celletypen. De er ikke giftige for dermale fibroblaster og lidt giftige for keratinocytter. Imidlertid, toksiciteten for keratinocytter afhænger af koncentrationen af ​​nanopartiklerne, hvilket betyder, at disse celler kan bruges som en biologisk indikator til evaluering af sikkerheden af ​​forskellige typer UCNP'er.

Ud over de "nøgne" nanopartikler, der testede søgere adskillige modifikationer af polymer-coatede nanopartikler. I disse tilfælde, forskellen mellem responsen fra fibroblaster og keratinocytter var endnu højere - f.eks. partikler belagt med polyethylenimin forstyrrede keratinocytternes intracellulære metabolisme, men havde ingen effekt på fibroblasterne. Gruppen identificerede de typer polymerbelægning, der gjorde nanopartiklerne så sikre som muligt.

"Denne undersøgelse er et vigtigt skridt hen imod at bruge UCNP'er til at diagnosticere og behandle hudkræft og andre hudsygdomme, " siger Petersen. Ifølge hende der er allerede undersøgelser af brugen af ​​nanopartikler til behandling af hudsygdomme, men for at bruge dem i stor skala, det er nødvendigt at bevise, at de er sikre og effektive.