Как пишет ТАСС, разработчики использовали металл-органические каркасы – пористые структуры, способные переносить несколько действующих веществ сразу. Главная задача заключалась в том, чтобы надежно "прикрепить" радий-223 к наночастицам, так как его ионы плохо фиксируются на азотсодержащих группах каркаса.
"Мы сцепили радий и каркас не напрямую, а спрятали в другом веществе", – рассказала сотрудница лаборатории нано- и микрокапсулирования биологически активных веществ СПбПУ Дарья Ахметова.
В эксперименте на лабораторных мышах объем опухоли к девятому дню у группы, получавшей комбинированную терапию, оказался в 3,5 раза меньше, чем у контрольных животных без лечения. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Рак молочной железы – одна из ведущих причин смертности от онкологических заболеваний. Мягкотканные опухоли часто неоднородны, и не все клетки чувствительны к химиотерапии. Радий известен эффективностью против костных метастазов рака простаты благодаря взаимодействию с кальцием и накоплению в костной ткани, однако его доставка в опухоли мягких тканей оставалась нерешенной. Петербургская команда предлагает комбинированный подход, совмещающий химиотерапию и локальное радиационное воздействие в одной платформе.
Металл-органические каркасы: "умные губки" современной медицины
Металл-органические каркасы (Metal-Organic Frameworks, или MOF) представляют собой уникальный класс гибридных материалов, которые называют одним из самых перспективных направлений в современной наномедицине. Визуально их можно представить как трехмерные строительные леса или кристаллические решетки наноуровня. Они состоят из узловых точек – ионов или кластеров металлов, которые прочно соединены между собой органическими молекулами-перемычками (линкерами).
Главное преимущество этих структур заключается в их невероятной пористости. Внутри каркасов расположено огромное количество пустых наноразмерных полостей, благодаря чему они действуют как "молекулярные губки". Один грамм такого вещества в развернутом виде может иметь площадь поверхности, сравнимую с размерами футбольного поля. Эта особенность позволяет ученым "упаковывать" внутрь каркаса колоссальные объемы различных веществ, превращая частицы в идеальные контейнеры для транспортировки лекарств.
В онкологии металл-органические каркасы решают одну из главных проблем – адресную доставку препаратов. Обычная химиотерапия циркулирует по всему организму, повреждая здоровые ткани. Пористые наноструктуры способны удерживать токсичные лекарства внутри себя и высвобождать их только внутри раковой опухоли. Более того, благодаря своей архитектуре они могут одновременно переносить сразу несколько разнородных агентов – например, ионы радиоактивного изотопа радия и молекулы химиопрепарата.
Радий-223 и доксорубицин: синергия радиации и химии
Доксорубицин – это классический и один из самых мощных противоопухолевых антибиотиков, который активно применяется в химиотерапии. Попадая в организм, он проникает внутрь раковой клетки и блокирует механизмы ее деления. Главный минус препарата в его чистом виде – высокая системная токсичность. Циркулируя по кровеносной системе, он оказывает сильную нагрузку на здоровые органы, особенно на сердце.
Радий-223 – это передовой радиофармпрепарат, уничтожающий опухоль с помощью альфа-излучения. Альфа-частицы обладают колоссальной разрушительной силой для ДНК раковых клеток, но имеют крайне малый радиус действия – менее 100 микрометров. Благодаря этому радиация "выжигает" ткани локально, не задевая глубоко расположенные здоровые структуры.
До недавнего времени радий-223 применялся почти исключительно при метастазах в костях, так как по своим химическим свойствам он похож на кальций и естественным образом накапливается только в костной ткани. Разработка нанокапсул позволяет "обмануть" природу и доставить ионы радия целенаправленно в мягкие ткани, что открывает новые возможности в лечении рака молочной железы.
Ранее российские химики создали соединения золота, способные уничтожать раковые клетки без вреда для здоровых тканей.
