Ржавчина добралась до опухоли

Cамые маленькие наночастицы оксида железа удалось синтезировать химикам. Кроме того, они подобрали настолько тонкую органическую оболочку, что наночастицы идеально проникают сквозь капилляры и подбираются к опухолям.

Химики из университета Брауна (Brown University) под руководством Шоухэна Суна (Shouheng Sun) совместно с группой из Стэнфордского университета (Stanford University) под руководством Сяоюаня Шэня (Xiaoyuan Chen) сообщили о синтезе мельчайших наночастиц оксида железа. Они предназначены для детектирования злокачественных опухолей.

Наночастицы довольно давно используются в медицинских исследованиях при диагностике злокачественных опухолей. Первый этап – подобрать такие органические соединения, которые бы, с одной стороны, стабилизировали наночастицы в водном растворе, а с другой — селективно связывались с нужными клетками за счет специфических взаимодействий. Грамотно подобранная оболочка частицы позволяет им, подобно самонаводящимся снарядам, достигать опухоли и связываться на ее поверхности. Там они идентифицируются физико-химическими методами.

Существует два разных подхода к детектированию наночастиц. Первый заключается в использовании так называемых квантовых дырок (частиц, способных давать интенсивный отклик в различных областях спектра в зависимости от своего размера). В этом случае детектируются сами наночастицы. Во втором случае наночастицы используются как усилители сигналов самих тканей, которые отслеживаются магнитно-резонансными методами. Здесь необходимы материалы с магнитными свойствами.

Поэтому одной из наиболее удачных находок для магнитных методов исследования стало использование оксида железа. Себестоимость материала потенциально очень низкая. А теперь еще удалось получить частицы диаметром 6,4 нанометра — примерно в шесть раз меньше, чем использовались до этого. Размер имеет значение: «снаряд» должен быть настолько маленьким, чтобы проникать к потенциальным «мишеням» сквозь тончайшие кровеносные сосуды. В противном случае он просто застрянет и закупорит сосуды.

«Чем меньше частица, тем меньше вероятность ее обнаружения иммунной системой и тем больше частиц достигнет цели»,

— отмечает еще одно ключевое преимущество ведущий исследователь.

Другим важным достижением стало создание очень тонкого органического одеяла наночастицы. При селективном связывании толщина оболочки всего 2 нанометра, что на порядок меньше, чем в доступных на сегодняшний день агентах. Помимо лучшей проходимости тонкая оболочка позволяет получать необходимое усиление сигнала:

чем тоньше оболочка, тем интенсивнее сигнал.

Наночастицы оксида железа действуют как усилитель в магнитно-резонансной томографии (МРТ) организма. Метод МРТ, в разных модификациях широко использующийся в медицине, базируется на очень простом принципе. Он позволяет «видеть» и различать атомы водорода. При разном химическом окружении атомов водорода отличается и частота, при которой происходит резонанс в магнитном поле. Селективное влияние наночастиц позволяет еще лучше выделять опухоли на общем фоне (а водород есть во всех биомолекулах, не говоря уже о воде).

Пока идеальное сочетание селективного связывания, размера частиц и минимальной толщины органической оболочки наночастицы удалось достичь для опухолевых клеток U87MG. Ученые рассчитывают, что вскоре им удастся подобрать необходимые реагенты для других типов опухолей.