Ученые СФУ предлагают новый метод борьбы с онкологией

Существующие виды лечения онкологический заболеваний - радио- и химиотерапия имеют ряд серьёзных противопоказаний и побочных эффектов. Одним из наиболее перспективных считается метод локальной и избирательной гипертермии — нагрева опухолевых клеток при помощи различных устройств и технологий, в результате чего повреждаются только злокачественные клетки без вреда для здоровых тканей.

В настоящее время учёные Сибирского федерального университета в составе международного научного коллектива исследовали два вида наночастиц с различным материалом ядра и золотой оболочкой, чтобы выяснить, какие частицы могут более эффективно применяться в качестве термосенсебилизаторов в процессе лазерной противоопухолевой терапии.

«Во-первых, при использовании лазерной термотерапии можно непрерывно следить за процессами прогревания в режиме реального времени и визуализировать температурные изменения в тканях. Во-вторых, нагрев происходит в строго заданном объёме и в соответствии с конфигурацией опухоли. Для ИЛТТ используют инфракрасный лазер: опухоль нагревают до 45 °С, в результате её клетки практически необратимо повреждаются из-за изменения структуры белка — грубо говоря, оказываются «сваренными». Лазер воздействует прямо через кожу пациента или лапароскопически, это значит, что хирургические вмешательства сводятся к минимуму. А чтобы сделать процесс нагрева направленным и щадящим здоровые ткани организма — нужно использовать термосенсибилизаторы: магнитные или плазмонно-резонансные наночастицы, которые вводят в кровоток или непосредственно в опухоль», — рассказал аспирант Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Артём Костюков.

Учёные объясняют, что эти частицы строго избирательно закрепляются на мембранах лишь злокачественных клеток, благодаря наличию на поверхности золотой оболочки распознающего агента — ДНК-аптамеров. Находясь на мембране и поглощая лазерное излучение, наночастицы будут выделять тепловую энергию, повреждающую мембрану и приводящую к гибели клетки. Это позволяет снизить мощность лазерного излучения по сравнению с его прямым воздействием на опухоль. Помимо этого, существует важная возможность изменять «настройки» частиц, выбирая для их конструирования различные материалы, подбирая размеры, форму и структуру.

По мнению исследователей, наиболее успешными оказались наночастицы, ядро которых состоит из легированного алюминием (или галлием) оксида цинка. «Мы предложили усовершенствовать передачу тепловой энергии от наночастицы к раковым клеткам благодаря новым материалам. Расчёты показали, что наночастицы, ядро которых состоит из легированного алюминием (или галлием) оксида цинка исключительно быстро поглощают и отдают тепло по сравнению с привычными кварцевыми «собратьями»», — уточнил руководитель рабочей группы, профессор базовой кафедры фотоники и лазерных технологий Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Сергей Карпов.

Исследователи также отметили, что им удалось изменить понимание, как следует проверять наночастицы-термосенсебилизаторы на «профпригодность». «Оказалось, что не по оптическим свойствам нужно оптимизировать наночастицы, а скорее по тепловым. Золотая «обёртка» проверена годами — золото прекрасно совместимо с человеческим организмом и гипоаллергенно. А проверка ядра, в сущности, сводится к вопросу насколько быстро оно способно поймать и передать тепловую энергию», — цитирует выпускника СФУ, постдока Института оптики Рочестерского университета Илью Рассказова пресс-служба СФУ.