Такие микрочастицы можно будет использовать для локальной терапии опухолей — например, в составе геля. Его наносят на место удаленного новообразования, чтобы уничтожить оставшиеся раковые клетки и предотвратить рецидив.
В современной медицине востребованы «точечные» методы лечения опухолей, которые не будут наносить вреда всему организму, как это происходит в случае стандартной химиотерапии. Один из перспективных методов — использование нано- и микрочастиц, способных проникать в опухоль и разрушать только ее клетки, не затрагивая здоровые ткани.
Например, при фототермической терапии в организм пациента вводят частицы, которые накапливаются в опухоли, затем их облучают инфракрасным лазером. Таким образом частицы нагреваются до температуры, критической для раковых клеток. Существует другой подход, при котором частицы, достигшие опухоли, заставляют колебаться под действием магнитного поля и механически разрушать клетки. При этом каждый метод требует использования своих частиц: первый — тех, что хорошо нагреваются под действием лазера, а второй — тех, что реагируют на магнитное поле. Ученые полагают, что, если совместить эти подходы, можно значительно повысить эффективность лечения.
Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта создали микрочастицы в форме дисков, состоящие из чередующихся слоев золота и железа. Эти металлы выбрали неслучайно: золото обеспечивает нагрев под действием лазера, а железо позволяет управлять частицами с помощью магнитного поля.
Они изготовили два типа таких дисков: в одних слой железа находился между слоями золота, а в других — наоборот. Авторы внесли полученные микрочастицы в клетки рака печени и показали, что сами по себе диски не опасны для клеток — они не вызывают их гибель. Однако при включении инфракрасного лазера или магнитного поля частицы активировались и вызывали гибель клеток.
Диски, в которых внешний слой был из золота, хорошо нагревались лазером и под его действием уничтожали 29% раковых клеток, но почти не реагировали на магнитное поле. Частицы с наружным слоем из железа, наоборот, слабее нагревались, зато под действием магнитного поля вызывали гибель около 17% клеток.
Для комбинированной терапии нужны частицы, работающие и с лазером, и с магнитным полем, поэтому дальнейшие эксперименты ученые провели только на частицах с железной оболочкой. Оказалось, что одновременное действие лазера и магнитного поля на такие частицы приводит к гибели почти 50% раковых клеток. Полученный эффект называется синергетическим, поскольку он больше, чем эффект от одиночных терапий.
«Наша работа показывает, что сочетание фототермической терапии и обработки переменным магнитным полем может стать эффективным инструментом в борьбе с раком. Поскольку полученные микрочастицы достаточно крупные и не предназначены для введения в кровоток, их можно будет использовать в локальной терапии: например, после удаления опухоли хирургическим путем нанести гель с такими частицами на место операции и, воздействуя лазером и магнитным полем, уничтожить оставшиеся раковые клетки, предотвратив рецидив», — рассказала Анна Моторжина, младший научный сотрудник Лаборатории биоматериаловедения и 3D биопринтинга НОЦ «Умные материалы» БФУ имени Иммануила Канта.
Результаты исследования опубликованы в журнале Magnetochemistry.
