Российские исследователи проанализировали биораспределение частиц карбоната кальция в организмах крыс, используя позитронно-эмиссионную томографию, и придумали методы упаковки радионуклидов в носители. Ученые показали, что размер частиц напрямую влияет на область их распределения в живом организме. Результаты работы опубликованы в журнале ACS Applied Materials and interfaces.

Частицы карбоната кальция можно использовать для различных биомедицинских применений. Их можно легко синтезировать и модифицировать, а также придать любую форму и размер. Кроме того, такие материалы биосовместимы и не токсичны для живых организмов. Однако сегодня практически неизученной остается область применения этих структур в качестве агентов для ПЭТ. Также мало изучены и методы запаковки радионуклидов внутрь этих частиц.

Российские ученые придумали несколько способов загрузки изотопа галлия ⁶⁸Ga в частицы карбоната кальция. Наиболее эффективной оказалась стратегия запаковки радионуклида прямо в ядро частицы. Чтобы протестировать эффективность частиц в качестве агентов для ПЭТ, ученые вводили раствор карбоната вместе с радиоизотопом в хвостовую артерию крысы. Затем животное помещали в томограф и в течение трех часов наблюдали, как частицы распределяются по организму. Для уточнения показателей ПЭТ после визуализации каждый орган крысы извлекли из тела и проверили уровень радиоактивности. Анализ полностью подтвердил результаты наблюдения.

Авторы показали, что для частиц размером около 5 микрометров область локализации находится в легких. Частицы с диаметром около 500 нанометров оказались локализованы в печени и селезенке. В этом исследовании авторы анализировали пассивное накопление частиц. Это значит, что их не модифицировали никакими специальными молекулами, влияющими на перемещение структуры в организме.

«Это наши самые главные результаты, в этом была цель работы. Ведь для будущих биомедицинских применений нам важно понять зону распределения частиц. Если мы говорим о микрочастицах, то они располагаются в легких. Соответственно, если в дальнейшем мы захотим диагностировать заболевания легких, то можем использовать именно микрочастицы», — рассказывает одна из авторов исследования, инженер физико-технического факультета Университета ИТМО Елена Герасимова.

Дальнейший анализ зависимости размера частиц от области их локализации и эксперименты с их уменьшением могут значительно ускорить развитие сферы адресной доставки лекарств. Для этого исследователям нужно узнать, как именно модифицировать частицы, чтобы они доставили действующее вещество в нужный орган, а не просто растворились в организме. Также наблюдения in vivo за распределением частиц открывают возможности для диагностирования и изучения развития раковых опухолей.