Небо в наноалмазах: меланому предложили лечить с помощью нагрева лазером
Лазеры в медицине, Лазеры в науке 10.09.2024 Комментарии к записи Небо в наноалмазах: меланому предложили лечить с помощью нагрева лазером отключеныРоссийские ученые предложили простой и быстрый способ синтеза золотых плазмонных наноалмазов. Эти гибридные наноматериалы могут потенциально применяться в терапии меланомы с помощью нагревания. Новые материалы способны выполнять сразу две задачи — нагревать раковую опухоль и измерять ее температуру. Эксперименты на лабораторных животных показали: после введения в опухоль наноалмазов и их последующего нагрева рост новообразования замедлился на 65,22%.
Как лечить рак с помощью нагрева
Для диагностики и борьбы с меланомой врачи сочетают разные виды терапии, в том числе применяют гипертермию — локальный нагрев опухоли. В область опухоли вводятся специальные наноматериалы, в данном случае золотые наночастицы, способные преобразовывать световую энергию в тепловую. Таким образом они повышают температуру злокачественного образования от 40 до 50 °C. От этого структура белка разрушается и опухолевая клетка уничтожается. При этом важно контролировать степень нагрева в реальном времени, рассказала «Известиям» первый автор исследования, младший научный сотрудник физического факультета ИТМО Елена Герасимова.
— От температуры зависят процесс деления клеток, экспрессия генов, метаболизм и вид клеточной смерти. Последнее влияет на то, оставят ли злокачественные клетки после себя продукты распада, что сказывается на эффективности лечения. К тому же перегрев здоровых клеток и тканей может привести к нежелательным побочным эффектам, — сказала специалист.
Для контроля нагрева применяют разные методики — например, флуоресцентные квантовые точки, рамановскую или сканирующую зондовую спектроскопию. Но у каждого способа есть недостатки. Рамановскую спектроскопию и флуоресцентные методы трудно адаптировать к клеткам из-за высокой чувствительности к фоновым сигналам и окружающей среде, а сканирующая зондовая спектроскопия может повредить живые клетки.
Ученые ИТМО создали многофункциональный наноматериал, который сможет решать сразу две задачи — локально нагревать опухоль и ткань как плазмонные наночастицы и измерять температуру как флуоресцентный наноалмаз.
— Мы проверили работу плазмонных наноалмазов в нескольких экспериментах с линией опухолевых клеток и тканей меланомы B16/F10 вне живого организма. Чем больше мощность лазера, тем ниже выживаемость опухолевых клеток: процент жизнеспособных клеток составил 62,2% для наноалмазов, покрытых сплошь золотом, и 51,32% для золотых наноалмазов с прослойкой диоксида кремния, — рассказала Елена Герасимова.
Что такое наноалмазы
Разработка представляет собой наноалмазы с двумя видами покрытия: в первом случае поверхность укутана сплошной золотой оболочкой, во втором — покрыта россыпью наночастиц из золота и прослойки диоксида кремния. Последний защищает наноалмаз от внешних зарядов и помогает точнее измерять температуру.
Предложенная учеными ИТМО методика проста в использовании, так как требует всего одного лазера для нагревания и термических измерений. Также новый метод позволяет наращивать золотые наночастицы нужного размера и таким образом изменять их способность нагреваться.
— Также мы протестировали гибридные наноматериалы на четырех группах мышей с меланомой. Первая группа осталась без лечения, вторую облучили лазером, третьей ввели плазмонные наноалмазы, четвертая получила наноматериалы и нагрев лазером. В сравнении с отсутствием терапии эффективной оказалась последняя комбинация — рост опухоли замедлился на 65,22%, — отметила Екатерина Герасимова.
Лечение опухолевых заболеваний
Известно, что золото проявляет плазмонный резонанс (возбуждение поверхностных колебаний электронной плотности) в области, близкой к красному диапазону видимого спектра, рассказал старший научный сотрудник НИЦ «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Андрей Матвеев.
— Поэтому, используя эти наночастицы для гипертермии, можно применить лазер с красным излучением, которое глубже проникает в ткани, и проводить терапию не только поверхностных опухолей, — сказал он.