Идея ученых проста и элегантна: частицы проникают в опухолевые клетки, а затем под действием переменного магнитного поля нагреваются и уничтожают их изнутри. Этот метод называется магнитной гипертермией, и он действительно достаточно успешно применяется в онкологии для уничтожения некоторых типов опухолей.
Однако до сих пор такие частицы умели только разрушать — восстанавливать поврежденные ткани приходилось отдельно. Теперь специалисты из Бразилии и Португалии создали инновационные наночастицы, которые одновременно убивают рак и помогают организму залечивать полученные при этом повреждения.
Команда под руководством Анжелы Андраде из Федерального университета Ору-Прету разработала композитные наночастицы с магнитным ядром из оксида железа и оболочкой из биоактивного стекла. Магнитное ядро отвечает за уничтожение опухоли методом гипертермии, а стеклянная оболочка запускает процесс регенерации костной ткани.
При контакте с жидкостями, имитирующими среду человеческого организма, эти наночастицы быстро покрываются слоем апатитов — фосфатных минералов, близких по составу к неорганическому компоненту костей. Благодаря этому частицы легко интегрируются в костную ткань и способствуют ее восстановлению. «Среди протестированных составов самую высокую скорость минерализации и наиболее сильный магнитный отклик показала формула с повышенным содержанием кальция, что делает ее идеальным кандидатом для биомедицинского применения», — отметила Андраде.
Принцип действия таких частиц можно описать формулой «найти, уничтожить, восстановить». Наночастицы избирательно накапливаются в раковых клетках, не проникая в здоровые. Под воздействием внешнего магнитного поля они нагреваются и разрушают опухоль, а затем их биоактивное покрытие стимулирует рост новой костной ткани на месте повреждения.
«Мы существенно продвинулись в понимании того, как химия и структура поверхности влияют на работу магнитных биоматериалов, — добавила Андраде. — Полученные результаты открывают перспективы для создания все более совершенных многофункциональных материалов, безопасных и эффективных для клинического применения».
Рак костей относительно редок — в США на него приходится около 0,2% всех новых онкологических диагнозов, — но при этом чрезвычайно опасен. Болезнь ограничивает подвижность, приводит к переломам и даже при лечении в течение пяти лет после обнаружения опухоли выживает не более трети пациентов. Особую проблему составляют повреждения костей, которые остаются после удаления опухолей — такие дефекты не всегда можно закрыть из-за чего пациент нередко утрачивает подвижность. Возможность совместить лечение и регенерацию в одной минимально инвазивной процедуре может существенно улучшить качество жизни больных. Если дальнейшие испытания подтвердят эффективность подхода, магнитные биоактивные наночастицы станут важным шагом к созданию умных материалов для онкологии и регенеративной медицины.
Ранее ученые выяснили, как сальмонелла научилась «отключать» защиту клеток хозяина.
