Исследователи разрабатывают магнитные наночастицы для высокоточного лечения рака

Традиционно наиболее распространенными способами удаления и уничтожения злокачественных клеток были лучевая терапия, химиотерапия и хирургическое вмешательство. Однако, поскольку эти методы лечения могут повреждать и здоровые клетки, они часто имеют значительные побочные эффекты. Сегодня появляются более точные и прицельные методы лечения, направленные на уничтожение раковых клеток и при этом щадящие нормальные ткани.

Профессор Eijiro Miyako (Эйдзиро Мияко) и его исследовательская группа из Японского института передовой науки и технологии (JAIST) являются пионерами в разработке таких инновационных подходов к лечению рака. Ранее его команда разработала бактерии, нацеленные на опухоли, которые запускают иммунную систему для атаки опухолевых клеток. В исследовании, опубликованном в журнале Small Science 3 марта 2025 года, профессор Мияко и его команда представили наночастицы, которые могут быть магнитным образом направлены на опухолевые клетки, а затем нагреты лазером для уничтожения опухолевых клеток.

Этот метод лечения основан на фототермической терапии, которая предполагает прикрепление фототермических наночастиц (частиц, поглощающих свет и преобразующих его в тепло) для избирательного уничтожения раковых клеток. При воздействии лазерного излучения ближнего инфракрасного диапазона (NIR) наночастицы генерируют тепло, разрушая опухоль. В качестве фототермических агентов команда использовала биосовместимые углеродные наностержни (CNH). CNH — это шарообразные наноструктуры на основе графена, которые ранее использовались для доставки лекарств и биовизуализации. Однако ключевой проблемой при использовании CNH является обеспечение эффективного накопления наночастиц в опухолях.

Чтобы решить эту проблему, команда модифицировала CHN, добавив на их поверхность магнитную ионную жидкость — 1-бутил-3-метилимидазола тетрахлороферрат ([Bmim][FeCl4]). Ионные жидкости обладают противораковыми свойствами и придают наночастицам магнитные свойства, позволяя направлять их к опухолевым очагам с помощью внешнего магнита. Однако в природе CNH нерастворимы в воде, а [Bmim][FeCl4] гидрофобен (является водоотталкивающим), что создает проблемы для использования в организме. Чтобы улучшить дисперсность частиц в организме, исследователи добавили покрытие из полиэтиленгликоля для улучшения растворимости частиц в воде и их дисперсности в организме. Кроме того, в наночастицу встроен флуоресцентный краситель индоцианин зеленый, который служит визуальным датчиком, позволяющим отслеживать положение наночастиц в режиме реального времени.

«Инновационный подход к созданию нанокомплексов, использованный в данном исследовании, позволяет нам впервые применить магнитные ионные жидкости для лечения рака, — поясняет профессор Мияко. — Это значительное достижение, открывающее новые возможности для тераностики* рака».

*Тераностика —современный подход к созданию препаратов, которые являются одновременно и средством диагностики, и терапевтическим медикаментом.

Наночастицы размером всего 120 нанометров имели эффективность фототермического преобразования 63%, превосходящую многие традиционные фототермические агенты, и были достаточны для уничтожения раковых клеток. В лабораторных испытаниях при добавлении к клеткам карциномы толстой кишки (Colon26) мышей наночастицы эффективно вызывали гибель клеток при воздействии БИК-лазера с длиной волны 808 нм и мощностью 0,7 Вт в течение 5 минут. При введении мышам с опухолями Colon26 исследователи смогли направить наночастицы в опухоль с помощью магнита. Накопленные наночастицы нагревали опухоли до 56°C — температуры, достаточно высокой для уничтожения раковых клеток. Результаты оказались многообещающими: у мышей, которых лечили наночастицами, направляемыми магнитом, опухоль полностью исчезла после шести лазерных процедур, и в течение последующих 20 дней не возникло ни одного рецидива. В противоположность этому, когда наночастицы не направлялись магнитами, опухоли вновь разрастались после прекращения лазерного лечения, что указывает на недостаточное накопление наночастиц для полного уничтожения раковых клеток.

Этот инновационный метод лечения сочетает в себе три мощных механизма: тепловое разрушение раковых клеток, химиотерапевтический эффект ионной жидкости, направленный на опухоль, и магнитное наведение. Такой мультимодальный подход предлагает более эффективную альтернативу традиционным методам лечения, которые обычно полагаются на один способ действия. Кроме того, исследование подчеркивает потенциал магнитных ионных жидкостей в лечении рака, прокладывая путь к новым терапевтическим стратегиям.

Вопросы, ответы, комментарии