Forskere har skabt nanopartikler, der helbreder kræft uskadeligt

Lomonosov Moscow State University forskere, i samarbejde med tyske kolleger, har anvendt siliciumnanopartikler til at diagnosticere og helbrede kræft. For første gang, videnskabsmænd har demonstreret partiklernes evne til at trænge ind i syge celler og opløses fuldstændigt efter levering af terapeutiske lægemidler. Detaljerne i forskningen præsenteres i en artikel offentliggjort i det seneste nummer af Nanomedicin:Nanoteknologi, Biologi og medicin .

Holdets videnskabelige retning kaldes "theranostik, "et portmanteau af "terapi" og "diagnostik, " betegner processen med samtidig påvisning og behandling af sygdommen. En af dens anvendelser er at spotte en række onkologiske sygdomme ved hjælp af nanopartikler, der bærer medicin til målrettet levering ind i en cancercelle. Mange nanopartikler opfylder i øjeblikket ikke kravet om biokompatibilitet. Ifølge en af ​​forskerne, Liubov Osminkina, nogle af nanopartiklerne kan virke hurtigt, levere lægemidlet præcist og helbrede en række sygdomme, men forårsager lever, nyre, lungesmerter, eller endda hovedpine måneder senere.

"Årsagen er, at guld, sølv, titaniumoxid, cadmiumselenid og andre nanopartikler udskilles ikke fuldstændigt, " Liubov Osminkina forklarer. "Når nanopartikler når blodbanen, de kan sidde fast i indre organer og efter et stykke tid, de begynder at skade organismen på grund af langvarige toksiske virkninger."

Søger ikke kun biokompatibel, men også biologisk nedbrydelig transport til målrettet medicinlevering, videnskabsmænd studerede porøst silicium. De troede, at disse nanopartikler ikke ville gøre skade, mens de hjalp patienten, som et resultat af deres opløsning er kiselsyre, afgørende for knogler og bindevæv.

Ved hjælp af Raman-spektroskopi, videnskabsmænd scanner indholdet af en levende celle og sammenligner de spektre, der er opnået af, hvad der er placeret inde i en celle. "Det var da jeg kom på en idé om at udføre en undersøgelse af nanopartiklers biologiske nedbrydning ved hjælp af Raman-mikrospektroskopi, " siger videnskabsmanden. "Denne teknik gør det muligt ikke kun at lokalisere nanopartiklerne i cellen, men også for at se processen med deres opløsning. Sidstnævnte var muligt, fordi Raman-spektret af siliciumnanopartikler afhænger af deres størrelse - jo mindre de er, jo bredere spektret bliver, skifter til lavere frekvenser."

Essensen af ​​Osminkinas nye undersøgelse var at inkubere brystkræftcellerne med 100 nm siliciumnanopartikler og derefter bruge et Raman-mikrospektrometer til at observere, hvad der sker i cellerne i forskellige tidsrum fra fem timer til 13 dage. De så, hvordan i løbet af de første fem til ni timer, nanopartikler lokaliserer sig på cellemembranerne og trænger ind i cellen i løbet af den næste dag og begynder derefter at nedbrydes biologisk, som vist ved et fald i signalamplitude, spektral udvidelse og udseendet af toppen af ​​den amorfe siliciumfase. Det blev vist, at den 13. dag, nanopartiklerne opløses fuldstændigt, og signalet forsvinder.

"Dermed, for første gang, vi har vist, at porøse siliciumnanopartikler kunne være fuldstændig uskadelige terapeutiske midler til mange typer kræft. De trænger let ind i den syge celle, og når de er fyldt med et stof, udsende det, mens det opløses. Jeg mener, at resultaterne af vores arbejde er af stor betydning på længere sigt som grundlag for at skabe lægemidler baseret på biokompatible og bionedbrydelige siliciumnanopartikler, " siger Lubov Osminkina.