Недавно разработанные наночастицы меланина могут замедлить рост опухоли

194

Человеческие существа защищены от вредных солнечных лучей темным пигментом кожи меланином, который поглощает энергию света и превращает ее в тепло. Благодаря этому, он может быть очень эффективным инструментом в диагностике и лечении опухолей, как описано командой из Технического университета Мюнхена (TUM) и Helmholtz Zentrum München.

Инфракрасное тепловое изображение (справа) показывает повышенную (желтую) температуру опухоли у мышей после лазерного облучения с помощью OMV-меланина лечили мышей. На изображении слева показана мышь, которой вводили OMV без меланина. (Фото предоставлено: V. Gujrati / TUM)

Исследователи смогли изготовить наночастицы, полученные из нагруженной меланином клеточной мембраны, что улучшило визуализацию опухоли на животной модели и одновременно задержало рост опухоли.

Наночастицы рассматриваются в качестве потенциального оружия в борьбе с опухолями, поскольку они легче поглощают наночастицы по сравнению со здоровыми клетками, поскольку их сосудистая система более проницаема. Хороший пример – везикулы наружной мембраны (OMV), которые представляют собой принципиально маленькие пузырьки, окруженные бактериальной мембраной.

Эти частицы размером от 20 до 200 нм представляют интерес, поскольку они являются биоразлагаемыми, биосовместимыми и могут легко и дешево производиться в бактериях, даже в больших количествах. После загрузки лекарственных средств их легко вводить.

Наночастицы, несущие черный груз

Профессор Vasilis Ntziachristos, профессор биологической визуализации в TUM, и его команда создали большой потенциал OMV в диагностике и лечении опухолей. Их работа основана на характерных свойствах OMV и меланина.

Меланин очень легко поглощает свет – даже в инфракрасном спектре. Мы используем именно этот свет в нашей методике оптико-акустической визуализации для диагностики опухолей. Он одновременно преобразует эту поглощенную энергию в тепло, которое затем излучается. Тепло также является способом борьбы с опухолями – другие исследователи в настоящее время изучают этот метод в клинических испытаниях .

Доктор Випул Гуджрати, Первый автор исследования, TUM.

Технология, которая была значительно усовершенствована Ntziachristos, называемая оптоакустикой, включает в себя преимущества оптической визуализации и ультразвуковой технологии. Ткань слегка нагревается слабыми лазерными импульсами, которые вызывают ее временное незначительное расширение.

Когда ткань остывает, она сжимается, создавая ультразвуковые сигналы. В зависимости от типа ткани измеренные сигналы различаются. Исследователи записывают их с помощью уникальных детекторов и «переводят» их в трехмерные изображения. Точность и специфичность метода могут быть еще более улучшены с помощью сенсорных молекул или зондов (таких как OMV).

Накопление тепла снижает рост опухоли

Первоначально исследователи должны были решить проблему, специфичную для меланина: его трудно вводить, поскольку он не очень растворим в воде. В этот момент в игру вступили OMV. Ученые создали бактерии таким образом, что они синтезируют меланин и сохраняют его в своих наночастицах, полученных из мембран. Позже они протестировали черные наночастицы на мышах с опухолями в нижней части спины. Частицы вводились непосредственно в опухоль, которая стимулировалась инфракрасными лазерными импульсами как часть оптоакустического метода.

OMV были признаны идеальными датчиками для этого метода диагностики, поскольку они давали четкие, высококонтрастные изображения опухоли. Кроме того, они совместимы с методами фототермической терапии, где опухолевая ткань нагревается более сильными лазерными импульсами для разрушения раковых клеток. Меланин в наночастицах привел к повышению температуры опухолевой ткани с 37 ° C до почти 56 ° C.

Контрольные опухоли, в которых не было меланина, достигли самой высокой температуры 39 ° C. Через десять дней после лечения опухоли развивались значительно медленнее по сравнению с опухолями в контрольной группе, которые не получали OMV меланина. Этот тепловой эффект был усилен еще одним конструктивным эффектом частиц: иммунная система была активирована, чтобы атаковать опухоль, вызывая небольшое неспецифическое воспаление в опухолевой ткани.

Наши наночастицы меланина вписываются в новую медицинскую область тераностики, где комбинируются терапия и диагностика. Это делает их весьма интересным вариантом для использования в клинической практике .

Василис Нциахристос, профессор, Биологическая визуализация, ТУМ.

Теперь исследователи продолжат разработку своих OMV, чтобы в будущем ввести их в клиническое использование.

Source link