Универсальный интеллектуальный наноматериал помогает диагностировать и лечить рак

Группа Nanobio Measurement Group из Корейского научно-исследовательского института стандартов и науки (KRISS) создала инновационный наноматериал, который способен одновременно отслеживать опухолевые области в реальном времени, проводить лечение и активировать иммунную систему. Разработанный ими наноматериал представляет собой трехслойный нанодиск (AuFeAuNDs), где слой железа (Fe) заключен между двумя слоями золота (Au). Такая дисковая структура с железом в центре обеспечивает более высокую структурную устойчивость по сравнению с обычными сферическими наночастицами. Кроме того, благодаря магнитным свойствам железа, нанодиск может точно направляться к опухоли с помощью внешнего магнита, что значительно усиливает терапевтический эффект.

Разработанный нанодиск оснащен функцией фотоакустической (PA) визуализации, которая позволяет в реальном времени отслеживать как местоположение опухоли, так и процесс доставки препарата. PA-визуализация основана на принципе регистрации ультразвуковых волн, возникающих при нагреве материала лазерным светом. Благодаря этой технологии возможно точно определить момент, когда наноматериал достиг опухоли, и провести лечение в наиболее подходящее время, что значительно повышает его эффективность. В ходе экспериментов на животных исследовательская группа успешно зафиксировала накопление наночастиц в опухоли с течением времени с помощью PA-визуализации, установив, что наилучшее время для проведения терапии – через 6 часов после введения наноматериала. Кроме того, этот нанодиск способен одновременно задействовать три разных терапевтических подхода, что позволяет ему эффективно бороться с различными типами раковых клеток – в отличие от других наноматериалов, ограниченных одной формой лечения. Тогда как традиционные наночастицы применяют лишь фототермическую терапию (ПТТ), при которой золотые частицы нагреваются для уничтожения опухоли, новый нанодиск также реализует химодинамическую терапию (ХДТ), используя железо для запуска окислительных процессов внутри опухолевых клеток, а также активирует механизм ферроптоза – особый тип клеточной гибели, связанный с участием железа.

После применения нанодиск также стимулирует выработку веществ, запускающих иммунный ответ. Он заставляет раковые клетки при гибели выделять молекулы, известные как паттерны, ассоциированные с опасностью (DAMP), что позволяет иммунной системе распознавать и атаковать аналогичные опухолевые клетки в случае их повторного появления. В ходе экспериментов на животных ученые зафиксировали, что благодаря действию нанодиска уровень иммунных клеток в опухоли увеличился в три раза, что свидетельствует о значительном усилении иммунной активности.