Разработка позволяет объединить диагностику и терапию в одной платформе. Гибридные наноматериалы способны одновременно выявлять опухолевые клетки и оказывать на них лечебное воздействие, сообщает пресс-служба вуза. Основой для новой платформы стал магнетит, в кристаллическую решетку которого ученые внедрили ионы галлия. Этот металл известен своей противораковой активностью, но его применение в чистом виде часто сопровождается высокой токсичностью для почек.
«Противораковый механизм ионов галлия обусловлен его способностью биологически имитировать оксид железа. Однако внутривенное введение соединений галлия может привести к высокой нефротоксичности и снижению эффективности. Сочетание преимуществ ионов галлия и наночастиц магнетита посредством легирования дает новый, перспективный путь для терапии рака», — пояснил руководитель исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Чернозем.
По замыслу авторов, в отличие от классических химиопрепаратов, новые частицы действуют как самотерапевтическая система. Ионы галлия уничтожают раковые клетки, а магнитное ядро из магнетита позволяет управлять частицами дистанционно и отслеживать их скопление с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). Такой подход решает главную проблему традиционной доставки лекарств — преждевременную утечку действующего вещества до того, как оно достигнет мишени.
Чтобы найти оптимальный рецепт создания гибрида, ученые применили два разных метода синтеза: золь-гель-процесс и сольвотермический метод. До этого момента систематического сравнения этих двух подходов для легирования магнетита галлием не проводилось. Обе технологии позволили получить однофазные наночастицы с улучшенными магнитными характеристиками.
«Нам было важно не просто создать материал, а установить четкую взаимосвязь между способом синтеза, структурой и конечными свойствами наночастиц. Это позволяет определить оптимальные условия для максимального сочетания противоракового потенциала галлия с магнитной чувствительностью магнетита», — добавила соавтор исследования, доцент Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Лилия Леонова.
Воздействие разработки проверили в лабораторных условиях на клетках глиобластомы и здоровых фибробластах. Тестирование in vitro проводилось в присутствии магнитного поля низкой интенсивности. Результаты подтвердили биосовместимость полученных структур и их способность подавлять рост опухолевых клеток. Как подчеркнул директор Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Сурменев, разработка подтвердила свой статус перспективной магнитно-управляемой наноплатформы для целенаправленного лечения рака. В дальнейшем эта технология может лечь в основу новых методов онкотераностики.
В научную группу, помимо специалистов Томского политеха, вошли сотрудники Томского государственного университета, Федерального научно-исследовательского центра цитологии и генетики СО РАН, а также Института физики прочности и материаловедения им. Панина СО РАН.
