Новый метод лишает опухоли кислорода

Новости МирТесен

В рамках международного научного сотрудничества физики из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» разработали инновационный и точный способ лечения раковых опухолей, основанный на использовании наночастиц золота и инфракрасного излучения. Исследование опубликовано в авторитетном международном журнале Nanoscale.

Во всем мире ученые стремятся найти способ уничтожения раковых клеток, не затрагивая здоровые ткани. Химиотерапия и облучение оказывают негативное воздействие на весь организм, что приводит к серьезным побочным последствиям. Фототермическая терапия, основанная на разрушении опухоли посредством локального нагрева, может стать альтернативным решением. Сотрудники НИЯУ МИФИ разработали инновационные композитные наночастицы, состоящие из кремния и золота, для применения в этом методе.

Ученые исследовали эффект «рассеяния Ми», который проявляется при воздействии света на частицы, размеры которых близки к длине волны света. Для проведения эксперимента применялись сферические наночастицы диаметром от 120 до 160 нанометров, синтезированные с использованием метода лазерной абляции. Если произведение половины длины волны на показатель преломления оказывается равным диаметру наночастицы, внутри нее формируется стоячая волна. В этом случае частица действует как миниатюрный оптический резонатор и начинает нагреваться.

Основное достоинство данной методики заключается в применении красного и ближнего инфракрасного излучения с длиной волны примерно 800 нанометров. Этот диапазон часто называют «окном прозрачности» для биологических тканей, поскольку человеческое тело проявляет для него свойства, схожие со стеклом. Излучение свободно проходит сквозь кожу и мышечную ткань, однако поглощается наночастицами, которые скопились в опухоли, что приводит к их нагреву.

В процессе исследований было проведено сравнение характеристик частиц, состоящих из чистого кремния, и композитных материалов, представляющих собой «кремний с золотом». Результаты показали, что модифицированные «золотыми» частицами греются более интенсивно. Однако, основной лечебный эффект, по мнению исследователей, заключается не только в нагревании клеток посредством повышения температуры.

Крупные наночастицы, помимо нагрева, могут приводить к закупорке крошечных кровеносных сосудов, обеспечивающих питание опухоли. Попадая непосредственно в новообразование, они, под воздействием света, инициируют процесс ишемии, что означает прекращение подачи кислорода и необходимых веществ раковым клеткам.

Хотя технология демонстрирует многообещающие результаты, ее внедрение в клиническую практику займет продолжительное время. Парадоксальным образом, основной вызов заключается не в доставке наночастиц в очаг опухоли, а в их безопасном удалении из организма после окончания терапии.

Попав в организм, наночастицы способны проникать через гематоэнцефалический барьер, который обычно защищает мозг от токсичных веществ. Это представляет собой потенциальную опасность: скопление золота или кремния в мозговых тканях может вызвать непредсказуемые последствия. Фагоцитоз не всегда эффективно справляется с этой задачей, поэтому до практического применения данного подхода в лечебной терапии предстоит еще пройти значительный путь.

Несмотря на это, данная работа создает основу для разработки совершенно новых методов терапии онкологических заболеваний, в которых наночастицы будут выполнять функции точного «внутреннего хирурга».