Биосовместимые наночастицы золота ускорят индивидуальную диагностику и лечение рака

Международная группа исследователей НИТУ «МИСиС» и Университета Клемсона (Clemson University, Клемсон, США) предложила новый способ получения наночастиц золота, основанный на синтезе под воздействием ультрафиолета. Способ исключает использование агрессивных химических агентов, полученные наночастицы безопасны для организма и могут применяться для диагностики и терапии онкологических заболеваний. Результаты опубликованы в международном научном журнале Biomaterials Science.

Онкологические заболевания остаются одной из самых распространённых причин смертей мире. Поэтому исследователи не перестают искать способы диагностики и терапии рака, в том числе с использованием все более востребованных сейчас нанотехнологий.

Золотые наночастицы используются в процессе катализа, в электронике, солнечных элементах, но наибольший интерес они представляют с точки зрения биомедицины. Их важное преимущество – сочетание свойств, необходимых для так называемого биоимиджинга, то есть детальной диагностики опухоли и последующей терапии.

В качестве агентов для биоимиджинга золотые наночастицы обычно используют в компьютерной томографии. Терапию опухоли с применением наночастиц золота можно проводить за счет так называемой фототермической терапии, когда частицы сначала накапливаются в опухоли, а потом разогреваются под действием внешнего поля и уничтожают раковые клетки.

При этом существующие методы получения золотых наночастиц обычно требуют использования достаточно агрессивных химических агентов, что затрудняет их дальнейшее использование в биомедицине, либо требуют нескольких стадий синтеза, что удорожает производство.
В своей работе ученые НИТУ «МИСиС» и Университета Клемсона предлагают новый «экологичный» способ получения золотых наночастиц, при котором соль золота HAuCl4 смешивается с сополимером в составе: полимолочная кислота-полиэтиленгликоль в присутствии поливинилового спирта и особого фотоинициатора Irgacure. Новая технология исключает использование агрессивных веществ и химических агентов, токсичных для живого организма.

«Несмотря на длинный и немного пугающий названиями список компонентов, все они в высокой степени биосовместимы и активно используются в биомедицине, — пояснил один из соавторов работы, научный сотрудник лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», PhD Роман Акасов. – Полученная смесь перемешивается под действием ультразвука, формируя двойную эмульсию вода-масло-вода. Дальше ее можно облучить ультрафиолетом, в результате чего в растворе происходит формирование наночастиц золота. При этом частицы окружены полимером, который придает им свойства биосовместимости и устойчивости в водных растворах. Эмульсия при этом превращается из беловато-прозрачной в красную, что является индикатором успешного проведения фотополимеризации. Размер частиц в наших экспериментах составлял около 100 нанометров, что привлекательно для биомедицинских применений, и частицы не были токсичны для клеток».

Также в работе авторам удалось показать, что золотые наночастицы накапливаются в цитоплазме клеток — как опухолевых глиомных, так и иммунных клетках макрофагах. Это открывает возможности индивидуальной диагностики и терапии опухолевых заболеваний. В дальнейшем планируется модифицировать поверхность наночастиц специальными молекулами, чтобы адресно находить опухоль в организме. Однако исследователи предлагают и другой вариант использования своего метода – как биоконструктор.

Полученные эмульсии могут вводиться в клетку или даже организм еще до этапа фотополимеризации – процесса синтеза полимеров под воздействием света – и синтезироваться в золотые наночастицы непосредственно в исследуемой ткани. При этом по свойствам полученных наночастиц можно будет судить об особенностях живой среды, в которой они находятся, что может быть важным инструментом для изучения биологии клетки и процессов, которые происходят в ней.

В настоящий момент группа продолжает серию лабораторных опытов в рамках доклинического этапа исследований.

Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
e-mail: press@edu.misis.ru

Справка о НИТУ «МИСиС»

НИТУ «МИСиС» — один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по 13 направлениям, входя в топ-100 в категориях «Инжиниринг–Горное дело» (рейтинг QS) и «Инжиниринг-Металлургия» (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ «МИСиС» в группе 101+ лучших вузов (рейтинг QS). Стратегическая цель НИТУ «МИСиС» к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нанотехнологий и ИТ. В состав университета входит 10 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В НИТУ «МИСиС» учится более 22 000 обучающихся из 81 страны мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. НИТУ «МИСиС» успешно реализует совместные проекты с крупнейшими высокотехнологичными компаниями России и мира.

27.05.2020