Традиционные методы терапии, такие как лучевая обработка, химиотерапия и хирургическое вмешательство, наносят значительный урон здоровым клеткам, что приводит к серьезным побочным эффектам. Требуется разработка более точных и направленных подходов к борьбе с онкологическими заболеваниями.
Профессор Эйджиро Мияко из Японского института передовых наук (JAIST) возглавляет исследовательскую группу, уже известную своими разработками опухольно-таргетных бактерий, активирующих иммунную систему для атаки на раковые клетки.
Новая методика, озаглавленная «Прецизионное лечение рака с использованием магнитно-направляемых, тепловых наночастиц», опубликована в журнале Small Science 3 марта 2025 года. Метод предполагает использование наночастиц, которые под воздействием внешнего магнита точно накапливаются в очагах опухоли и активируются лазером.
Суть фототермической терапии заключается в прикреплении наночастиц, способных поглощать ближний инфракрасный (808 нм) лазерный свет и преобразовывать его в тепло. Полученное высокое тепло избирательно разрушает опухолевые клетки, минимизируя повреждение нормальных тканей.
Основным фототермическим агентом являются биосовместимые углеродные нанеушки (CNHs) – сферические наноструктуры на основе графена, уже успешно применявшиеся для доставки лекарственных средств и биовизуализации. Однако их эффективное накопление в опухоли представляло сложную задачу.
Для преодоления этого ограничения к CNHs был добавлен магнитный ионный раствор 1-бутил-3-метилимидазолий тетрахлороферрат ([Bmim][FeCl4]), который придает наночастицам как противораковые свойства, так и возможность магнитного управления. Дополнительно, покрытие полиэтиленгликолем улучшает их растворимость в воде, а включение флуоресцентного красителя индокармин зеленый обеспечивает возможность их визуального отслеживания в режиме реального времени.
Экспериментальные данные демонстрируют, что наночастицы размером 120 нанометров обладают фототермической конверсией с эффективностью 63%. Лабораторные испытания на клетках Colon26 (мышиный колоректальный рак) показали, что воздействие 808 нм инфракрасного лазера при мощности 0.7 Вт (около 35,6 мВт/мм²) в течение 5 минут эффективно индуцировало гибель раковых клеток.
Опыт на животных подтвердил эффективность технологии: при инъекции наночастиц и их магнитном направлении к опухолям у мышей температура в очаге поднималась до 56°C, что обеспечивало смертельное воздействие на раковые клетки. При отсутствии магнитного контроля лазерное лечение было недостаточным, и опухоли продолжали расти.
Комбинированный подход, объединяющий тепловое разрушение опухолей, таргетное воздействие и противораковое действие [Bmim][FeCl4] с магнитным управлением, обеспечивает значительное превосходство над традиционными методами терапии. Профессор Мияко отметил: «Инновационный подход к разработке нанокомплексов позволяет впервые применить магнитные ионные жидкости в лечении рака. Это значительный шаг вперёд, открывающий новые возможности для терапии и диагностики рака». Продемонстрированная эффективность платформы открывает перспективы для будущих клинических исследований, несмотря на необходимость дальнейших тестирований безопасности и разработки эндоскопических лазерных систем для глубоких опухолей.
Изображение носит иллюстративный характер
Профессор Эйджиро Мияко из Японского института передовых наук (JAIST) возглавляет исследовательскую группу, уже известную своими разработками опухольно-таргетных бактерий, активирующих иммунную систему для атаки на раковые клетки.
Новая методика, озаглавленная «Прецизионное лечение рака с использованием магнитно-направляемых, тепловых наночастиц», опубликована в журнале Small Science 3 марта 2025 года. Метод предполагает использование наночастиц, которые под воздействием внешнего магнита точно накапливаются в очагах опухоли и активируются лазером.
Суть фототермической терапии заключается в прикреплении наночастиц, способных поглощать ближний инфракрасный (808 нм) лазерный свет и преобразовывать его в тепло. Полученное высокое тепло избирательно разрушает опухолевые клетки, минимизируя повреждение нормальных тканей.
Основным фототермическим агентом являются биосовместимые углеродные нанеушки (CNHs) – сферические наноструктуры на основе графена, уже успешно применявшиеся для доставки лекарственных средств и биовизуализации. Однако их эффективное накопление в опухоли представляло сложную задачу.
Для преодоления этого ограничения к CNHs был добавлен магнитный ионный раствор 1-бутил-3-метилимидазолий тетрахлороферрат ([Bmim][FeCl4]), который придает наночастицам как противораковые свойства, так и возможность магнитного управления. Дополнительно, покрытие полиэтиленгликолем улучшает их растворимость в воде, а включение флуоресцентного красителя индокармин зеленый обеспечивает возможность их визуального отслеживания в режиме реального времени.
Экспериментальные данные демонстрируют, что наночастицы размером 120 нанометров обладают фототермической конверсией с эффективностью 63%. Лабораторные испытания на клетках Colon26 (мышиный колоректальный рак) показали, что воздействие 808 нм инфракрасного лазера при мощности 0.7 Вт (около 35,6 мВт/мм²) в течение 5 минут эффективно индуцировало гибель раковых клеток.
Опыт на животных подтвердил эффективность технологии: при инъекции наночастиц и их магнитном направлении к опухолям у мышей температура в очаге поднималась до 56°C, что обеспечивало смертельное воздействие на раковые клетки. При отсутствии магнитного контроля лазерное лечение было недостаточным, и опухоли продолжали расти.
Комбинированный подход, объединяющий тепловое разрушение опухолей, таргетное воздействие и противораковое действие [Bmim][FeCl4] с магнитным управлением, обеспечивает значительное превосходство над традиционными методами терапии. Профессор Мияко отметил: «Инновационный подход к разработке нанокомплексов позволяет впервые применить магнитные ионные жидкости в лечении рака. Это значительный шаг вперёд, открывающий новые возможности для терапии и диагностики рака». Продемонстрированная эффективность платформы открывает перспективы для будущих клинических исследований, несмотря на необходимость дальнейших тестирований безопасности и разработки эндоскопических лазерных систем для глубоких опухолей.