Российские ученые разработали высокомагнитные носители на основе ватерита и наночастиц магнетита, которые позволяют осуществлять эффективную доставку веществ, действующих против рака молочной железы. Также они добавили в комплекс дубильную кислоту, чтобы уменьшить утечку лечащих соединений и снизить токсичность. Разработанные носители могут стать основой для разработки новых препаратов. Работа опубликована в журнале Materials Chemistry Frontiers.
Хотя американские онкологи из ведущих научных учреждений, таких как Центры по контролю и профилактике заболеваний, Американское онкологическое общество, Национальный институт рака и Североамериканская ассоциация центральных реестров рака, утверждают, что частота заболеваний некоторыми видами рака стабильно снижалась в период с 2007 по 2017 годы, касалось это не всех видов опухолей. Рак молочной железы в этот список тоже не вошел и по-прежнему остается крайне распространенным и очень опасным видом онкологии. Им заболевает примерно каждая сотая женщина в возрасте от 13 до 90 лет, а каждый год в мире фиксируется от 800 тысяч до миллиона новых случаев. Рак молочной железы находится на втором месте по смертности среди всех видов рака у женщин по всей планете. В России ситуация еще хуже. В 2010 году рак молочной железы занял первое место по распространенности и смертности среди всех злокачественных новообразований у россиянок.
Это делает поиск новых лекарств актуальной и важной задачей современной медицины. Одним из быстроразвивающихся направлений в этой области стала разработка систем доставки лекарств для направленной терапии. Основой для них могут служить природные материалы, такие как глина, минералы и макромолекулы. Они распространены и дешевы, могут быть представлены в разных формах и масштабах, кроме того, в большинстве случаев безопасны для человека. Однако проблема в том, что они не умеют нацеливаться на нужные участки в организме. Поэтому на помощь приходят магнитные наночастицы, которыми можно управлять с помощью магнитного поля.
Их разработкой и занялись поддержанные Президентской программой Российского научного фонда ученые из Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского. Они использовали метод загрузки, основанный на замораживании и оттаивании смеси неорганических магнитных наночастиц и пористых минеральных носителей (метод замораживания и оттаивания). Это позволяет создать носитель, который сможет транспортировать лекарство по организму к необходимому месту. Исследователи использовали пористый минерал ватерит (CaCO3) в качестве носителя и нагружали его наночастицами магнетита (Fe3O4). Вещества перемешивали и подвергали заморозке и разморозке в течение нескольких циклов. Магнитные свойства получившегося вещества ученые исследовали с помощью метода мандельштам-бриллюэновской спектроскопии, основанном на неупругом рассеянии света на магнонах, генерируемых при комнатной температуре в наночастицах магнетита. Разработанная методика является оригинальной и позволяет оценить локальное распределение магнитного момента внутри пористого минерала ватерита. После серии экспериментов в лаборатории исследователи выяснили, что наиболее эффективны оказались соединения, полученные в результате трех циклов замораживания и оттаивания.
После этого получившийся транспортный носитель нагружали доксорубицином и митоксантроном, одними из наиболее распространенных химиотерапевтических агентов при лечении рака молочной железы. Обычно для этого используется простая физическая адсорбция, то есть поглощение одним веществом другого. Но такой метод приводит к утечке некоторой части лекарства из носителя. Поэтому ученые использовали связанную с белком дубильную кислоту, чтобы обеспечить более эффективную доставку веществ. Кроме того, уровень токсичности таких соединений оказался ниже, чем у лекарства без танинов.
Испытания ученые проводили на выращенных в лабораторных условиях клетках. Они использовали две клеточные линии — здоровые клетки груди и клетки рака молочной железы. В результате экспериментов исследователи выяснили, что разработанные ими гибридные минеральные высокомагнитные носители белок-танин благодаря внутренней структуре взаимодействовали с ДНК раковых клеток, эффективно боролись с ними. Такая архитектура носителей позволит значительно снизить урон здоровым клеткам.
«Мы уверены, что наша работа позволит по-новому взглянуть на создание систем доставки. Разработанные нами носители обладают высокими способностями к навигации по организму, что делает их крайне эффективными для доставки лекарства к нужному месту. При этом уровень побочных эффектов предсказывается как минимальный. Мы надеемся, что наша разработка поможет в создании новых препаратов для лечения рака груди», — отметила одна из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории «Биомедицинская фотоакустика» Саратовского государственного университета Мария Ломова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
