Наноконтейнеры усилили действие препарата против опухолевых клеток
Российские ученые создали наноконтейнеры, которые доставляют химиопрепарат к опухолевым клеткам и сами усиливают его действие. Такой подход может снизить дозу токсичного лекарства и уменьшить вред для здоровых тканей.
Источник: Павел Падня / КФУ. Российский коллектив авторов публикации.
МОСКВА, 27 мая. /Новости науки/. Ученые из Казанского федерального университета, Казанского научного центра РАН и Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси разработали наночастицы для адресной доставки противоракового препарата. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Разработка работает по принципу «два в одном». Наночастицы переносят препарат для химиотерапии прямо к опухолевым клеткам и одновременно сами проявляют противоопухолевую активность.
Один из главных методов лечения злокачественных опухолей — химиотерапия. Она может быть эффективной, но часто повреждает не только опухолевые, но и здоровые клетки. Из-за этого у пациентов возникают тяжелые побочные эффекты. Кроме того, опухоли со временем могут развивать устойчивость к препаратам.
Чтобы решить эту проблему, ученые создают «умные» системы доставки лекарств. Их задача — довести препарат до цели, уменьшить его дозу и снизить вред для организма.
В основе новой разработки лежат дендримеры. Это трехмерные полимерные молекулы, которые похожи на дерево: от центрального ядра у них отходят разветвленные цепочки атомов. Такое строение позволяет использовать их как основу для наноконтейнеров.
Авторы работы выбрали для ядра сложное органическое соединение из четырех бензольных колец, соединенных атомами серы. Эти кольца образуют структуру, похожую на чашу. Такая форма помогает молекуле сохранять упорядоченное строение и делает ее удобной основой для доставки лекарств.
Затем химики добавили к ядру молекулярные «ветви». Так они получили серию дендримеров, способных захватывать и удерживать 5-фторурацил — известный препарат для химиотерапии.
В воде такие комплексы сами собираются в устойчивые наночастицы. Их размер подходит для проникновения и накопления в опухолевых клетках. Опыты на раковых клетках показали, что дендримеры не только доставляют 5-фторурацил, но и сами помогают разрушать опухолевые клетки.
«Самым интересным оказалось то, что дендримеры и химиопрепарат, который они несут, взаимно усиливают друг друга. Это позволяет снизить концентрацию доставляемого лекарства и тем самым избежать побочных эффектов. Так, наши исследования показали, что в концентрациях, которые смертельны для опухолевых клеток, наночастицы не проявляют значительного токсического эффекта по отношению к здоровым клеткам крови человека», — сказал руководитель проекта, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Химического института имени А.М. Бутлерова КФУ Павел Падня.
По словам исследователей, такой «двойной удар» может стать основой для более безопасных схем лечения рака. Снижение дозы токсичного препарата без потери эффективности важно для качества жизни пациентов и может уменьшить осложнения терапии.
В дальнейшем ученые планируют повысить безопасность наноконтейнеров, проверить их с другими химиопрепаратами и изучить действие системы в живых организмах.
«Еще одним важным направлением дальнейшей работы станет изучение эффективности разработанных систем в живых организмах, что, в случае положительных результатов, даст возможность внедрить результаты в медицинскую практику», — отметил Падня.
Результаты опубликованы в журнале Materials Today Chemistry.
Разработка работает по принципу «два в одном». Наночастицы переносят препарат для химиотерапии прямо к опухолевым клеткам и одновременно сами проявляют противоопухолевую активность.
Один из главных методов лечения злокачественных опухолей — химиотерапия. Она может быть эффективной, но часто повреждает не только опухолевые, но и здоровые клетки. Из-за этого у пациентов возникают тяжелые побочные эффекты. Кроме того, опухоли со временем могут развивать устойчивость к препаратам.
Чтобы решить эту проблему, ученые создают «умные» системы доставки лекарств. Их задача — довести препарат до цели, уменьшить его дозу и снизить вред для организма.
В основе новой разработки лежат дендримеры. Это трехмерные полимерные молекулы, которые похожи на дерево: от центрального ядра у них отходят разветвленные цепочки атомов. Такое строение позволяет использовать их как основу для наноконтейнеров.
Авторы работы выбрали для ядра сложное органическое соединение из четырех бензольных колец, соединенных атомами серы. Эти кольца образуют структуру, похожую на чашу. Такая форма помогает молекуле сохранять упорядоченное строение и делает ее удобной основой для доставки лекарств.
Затем химики добавили к ядру молекулярные «ветви». Так они получили серию дендримеров, способных захватывать и удерживать 5-фторурацил — известный препарат для химиотерапии.
В воде такие комплексы сами собираются в устойчивые наночастицы. Их размер подходит для проникновения и накопления в опухолевых клетках. Опыты на раковых клетках показали, что дендримеры не только доставляют 5-фторурацил, но и сами помогают разрушать опухолевые клетки.
«Самым интересным оказалось то, что дендримеры и химиопрепарат, который они несут, взаимно усиливают друг друга. Это позволяет снизить концентрацию доставляемого лекарства и тем самым избежать побочных эффектов. Так, наши исследования показали, что в концентрациях, которые смертельны для опухолевых клеток, наночастицы не проявляют значительного токсического эффекта по отношению к здоровым клеткам крови человека», — сказал руководитель проекта, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Химического института имени А.М. Бутлерова КФУ Павел Падня.
По словам исследователей, такой «двойной удар» может стать основой для более безопасных схем лечения рака. Снижение дозы токсичного препарата без потери эффективности важно для качества жизни пациентов и может уменьшить осложнения терапии.
В дальнейшем ученые планируют повысить безопасность наноконтейнеров, проверить их с другими химиопрепаратами и изучить действие системы в живых организмах.
«Еще одним важным направлением дальнейшей работы станет изучение эффективности разработанных систем в живых организмах, что, в случае положительных результатов, даст возможность внедрить результаты в медицинскую практику», — отметил Падня.
Результаты опубликованы в журнале Materials Today Chemistry.
