Магнитные наночастицы для лечения рака

Магнитные наночастицы для лечения рака

Магнитные наночастицы – Владимир Белотелов

Ученые из компании Nanoprobes, Inc. утверждают, что магнитные наночастицы могут вылечить рак всего за одно лечение. Их результаты опубликованы в Международном журнале по Наномедицине.

Команда, возглавляемая доктором Джеймсом Ф. Хайнфельдом, утверждает, что инъекция, содержащая наночастицы, с последующей 3-минутной выдержкой в магнитном поле «полностью излечила» подопытных животных от рака.

Идея на удивление проста. Когда вы помещаете частицу железа в переменное магнитное поле, она вращается взад и вперед, генерируя значительное тепло. Таким образом, если вы можете доставить достаточное количество частиц железа в опухоль, вы можете фактически «сварить» рак.

Тем не менее, перевод теории в науку оказался немного сложнее.

Одним из главных препятствий, с которыми столкнулись ученые, было то, что количество железа, необходимое для лечения рака, было токсичным для организма. И хотя ученые пытались преодолеть это, вводя железо непосредственно в опухоль, они обнаружили, что любые области, которые они пропустили, неизбежно вырастут обратно.

Доктор Хайнфельд, один из пионеров нанотехнологий, решил взглянуть на проблему с другой стороны. Вместо того чтобы искать более точный способ впрыскивания железа, он решил изменить саму частицу железа.

Вместе со своим коллегой Хуэй Хуангом ученые потратили 6 лет на создание наночастицы с железным сердечником и биосовместимой оболочкой. Это смогло быть впрыснуто в кровоток без отрицательных влияний.

«Повышенная проницаемость и удерживающий эффект»

Опухоли должны быстро расти и для этого, как считают ученые, они стимулируют выработку кровеносных сосудов. Одним из побочных эффектов ускоренного производства является то, что новые сосуды, как правило, протекают — и им не хватает эффективного лимфодренажа.

Этот феномен — известный как «эффект повышенной проницаемости и удержания» — один из тех, которые использует нанотехнология. Дырявые сосуды позволяют частицам накапливаться в опухоли, в то время как отсутствие адекватных дренажных средств они остаются там дольше, чем в здоровых клетках.

Зная это, доктор Хайнфельд определил размер частиц железа специально для того, чтобы просачиваться в опухоли. Еще одним преимуществом такого лечения является то, что наночастицы обнаружат раковые клетки в любом месте тела, даже если они метастазировали — или распространились на другие органы в организме.

И, что крайне важно, поскольку магнитные поля проходят через все человеческое тело, наночастицы также будут нагревать глубокие опухоли, которые ранее были недоступны.

Когда наночастица была наконец готова к испытаниям, ее железное ядро было заключено в биосовместимую оболочку, которая была достаточно большой, чтобы позволить ядру вращаться, но все еще оставляла достаточно места, чтобы проскользнуть через дырявые кровеносные сосуды. Он также имел длинные полимерные нити, чтобы держать его из печени.

Затем ученые ввели наночастицы в кровоток мышей, страдающих раком. Животные не показали никакой неблагоприятной реакции на инъекции, показывая, что ученые преодолели проблему с токсичностью железа.

Ученые отмечают, что частицы, скопившиеся в опухоли, примерно в 16 раз превышают концентрацию окружающих здоровых тканей.

Последняя проверка эксперимента заключалась в том, чтобы подвергнуть животных быстрому переменному магнитному полю. Используя инфракрасную камеру для измерения температуры внутри опухолей, они видели, что они поднимаются достаточно высоко, чтобы «расплавить» рак, оставляя окружающие ткани прохладными и невредимыми.

Показатель успеха между 78% и 90% в мышах

После 3-минутного лечения, ученые говорят, что опухоли были полностью искоренены, «с точностью более тонкой, чем нож хирурга.»

Еще один плюс лечения заключается в том, что нейтрализованные остатки» расплавленных » опухолей просто поглощаются организмом, в то время как наночастицы разрушаются медленно с течением времени, что позволяет организму обрабатывать избыток железа без вреда для себя.

Доктор Хайнфельд и Хуан утверждают, что показатель успеха у мышей составляет 78-90%.

Работая в сотрудничестве с доктором Генри Смиловицем из Медицинского центра Университета Коннектикута, пара также продемонстрировала отличные результаты для лечения рака головного мозга in vivo.

Пересечение гематоэнцефалического барьера представляет свои собственные проблемы, но они смогли продемонстрировать «бритвенно-острое соотношение концентраций на краю опухоли головного мозга.»Чрезвычайно важно, что эта точность сохранит здоровое вещество мозга, когда область была магнитно нагрета.

Читать еще:  Экспериментальное лечение рака

Работа доктора Хайнфельда и Хуанга была признана Национальными институтами здравоохранения, и в настоящее время они проводят больше лабораторных тестов в рамках подготовки к утверждению FDA.

Исследователи из Массачусетского технологического института ранее использовали наночастицы для доставки химиотерапевтических препаратов в пораженные области, в то время как невидимые наночастицы могут быть эффективными в лечении лекарственно-устойчивых раков молочной железы.

Тем не менее, перевод теории в науку оказался немного сложнее.

Магнитные наночастицы для лечения рака

Ученые из Nanoprobes, Inc. утверждают, что магнитные наночастицы могут вылечить рак всего за одну обработку. Их результаты опубликованы в

Команда, возглавляемая д-ром Джеймсом Ф. Хайнфельдом, утверждает, что инъекция, содержащая наночастицы, за которой следуют 3 минуты в магнитном поле «полностью вылеченных» тестируемых животных рака.

Идея на удивление проста. Когда вы помещаете железную частицу внутри переменного магнитного поля, она вращается назад и вперед, создавая значительную теплоту. Таким образом, если вы можете доставить достаточное количество частиц железа в опухоль, вы действительно сможете «приготовить» рак.

Однако перевод теории в науку оказался несколько более сложным.

Одним из основных препятствий, с которыми столкнулись ученые, было то, что количество железа, необходимое для лечения рака, было токсичным для организма. И хотя ученые пытались преодолеть это, введя железо непосредственно в опухоль, они обнаружили, что любые области, которые они пропустили, неизбежно будут расти.

Доктор Хайнфельд, один из пионеров нанотехнологий, решил рассмотреть проблему под другим углом. Вместо того, чтобы смотреть на более точный способ инъекции железа, он решил изменить собственно железную частицу.

Вместе со своим коллегой Хуэй Хуаном ученые потратили 6 лет на разработку наночастицы с железным сердечником и биосовместимой оболочкой. Это может быть введено в кровоток без побочных эффектов.

«Повышенная проницаемость и эффект удержания»

Опухоли должны быстро расти, и для достижения этого ученые считают, что они стимулируют производство кровеносных сосудов. Одним из побочных эффектов ускоренного производства является то, что новые сосуды, как правило, протекают, и им не хватает эффективного лимфатического дренажа.

Это явление, известное как «повышенная проницаемость и эффект удержания», — это тот, который использует нанотехнология. Негерметичные сосуды позволяют накапливать частицы в опухоли, в то время как отсутствие надлежащего дренажа означает, что они остаются там дольше, чем в здоровых клетках.

Зная это, д-р Хайнфельд специально определил частицы железа, чтобы течь в опухоли. Другим преимуществом этого лечения является то, что наночастицы обнаруживают раковые клетки в любом месте тела, даже если они метастазируются или распространяются на другие органы в организме.

И, что важно, поскольку магнитные поля проходят через весь организм человека, наночастицы также будут нагревать глубокие опухоли, которые ранее были недоступны.

Когда наночастица была окончательно готова к тестированию, ее железный сердечник был заключен в биосовместимую оболочку, которая была достаточно большой, чтобы позволить сердечнику вращаться, но все же оставалось достаточно места для проскальзывания через протекающие кровеносные сосуды. У него также были длинные полимерные нити, чтобы держать его в печени.

Затем ученые ввели наночастицы в кровоток мышей, страдающих раком. У животных не было побочных реакций на инъекции, что свидетельствует о том, что ученые преодолели проблему токсичности железа.

Ученые отмечают, что частицы, объедененные в опухолях, примерно в 16 раз превышают концентрацию окружающей здоровой ткани.

Окончательный тест эксперимента заключался в том, чтобы подвергнуть животных быстро меняющемуся магнитному полю. Используя инфракрасную камеру для измерения температуры внутри опухолей, они видели, что они поднимаются достаточно высоко, чтобы «растаять» рак, оставляя окружающие ткани здоровыми и невредимыми.

Уровень успеха от 78 до 90% у мышей

После 3-минутного лечения ученые говорят, что опухоли полностью уничтожены, «с точностью более тонкой, чем нож хирурга».

Другим плюсом лечения является то, что нейтрализованные остатки «расплавленных» опухолей просто поглощаются телом, а наночастицы медленно со временем падают, что позволяет организму без излишнего перекачивания излишнего железа.

Читать еще:  Таблетки для лечения от рака

Д-р Хайнфельд и Хуан утверждают, что у мышей показатель успеха составляет 78-90%.

Работая в сотрудничестве с доктором Генри Смиловицем из Медицинского центра Университета Коннектикута, пара также продемонстрировала отличные результаты для лечения рака мозга.

Пересечение гематоэнцефалического барьера представляет свои проблемы, но они смогли продемонстрировать «бритвенное отношение концентрации на краю опухоли головного мозга». Реально, эта точность спасла бы здоровое состояние мозга, когда область была магнитно нагрета.

Доктор Хайнфельд и работа Хуанга были признаны Национальными институтами здравоохранения, и в настоящее время они проводят больше лабораторных испытаний в рамках подготовки к утверждению FDA.

Исследователи из Массачусетского технологического института ранее использовали наночастицы для доставки химиотерапевтических препаратов в пострадавшие районы, в то время как невидимые наночастицы могут быть эффективными при лечении лекарственно-устойчивых опухолей молочной железы.

Астрономические методы помогут лечить рак

Визуализация модели человеческой кожи, реалистичной с точки зрения взаимодействия со светом

F. Wordingham / University of Exeter

Ученые из разных сфер объединились для адаптации астрофизических методов моделирования взаимодействия света с веществом к задаче поиска и лечения опухолей. Авторы продемонстрировали возможность использования созданных для изучения задач переноса излучения в космосе программ в области диагностики и терапии меланомы при помощи наночастиц. Доклад с результатами работы был зачитан на съезде Королевского астрономического общества Великобритании.

Стандартной задачей в астрофизике является проблема переноса излучения, то есть перемещения энергии в виде электромагнитных волн и ее взаимодействие с материей. Подобные вопросы встают в самых разных ситуациях, таких как звездные атмосферы или межзвездные туманности. В этих случаях необходимо учитывать такие процессы как излучение, поглощение и переизлучение света различных частот разнообразными компонентами среды. В частности, это позволяет выяснить состав вещества в глубине тел.

В большинстве случаев из-за множества факторов и сложной формы объектов невозможно в явном виде решить получающиеся уравнения, поэтому используются численные методы решения, которые реализуются при помощи специальных программ. Одним из таких продуктов является код Torus, созданный астрофизиками из Эксетерского университета в Великобритании.

Недавно авторы этого программного обеспечения добавили в него возможность просчитывать прохождение света сквозь живую плоть. Для этого не потребовалось переписывать всю программу, так как, несмотря на огромную разницу в масштабах, физические законы взаимодействия остаются теми же самыми. Благодаря этому по-прежнему возможно получение аналогичных результатов, например, об оптических свойствах ткани, которые должны меняться в случае появления новообразования.

Этой возможностью в сотрудничестве с авторами программы решил воспользоваться Чарли Джейнс (Charlie Jeynes). Его идея заключается в использовании астрофизических методов моделирования для оптимизации диагностики и лечения рака кожи золотыми наночастицами и другими методами персонализированной медицины.

Терапия опухолей наночастицами развивается в рамках концепции тераностики — медицинского подхода, объединяющего персонализированную диагностику и терапию. Следуя этой идее один препарат должен одновременно помогать выявить недуг и помочь избавиться от него, при этом будучи адаптированным под конкретного пациента.

Среди прочего медики надеются, что наночастицы помогут в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Предполагается, что они смогут играть как роль контрастного агента, позволяя выявить на изображениях пораженную заболеванием ткань, так и будут отвечать за ее уничтожение, рассеивая свет и убивая клетки вблизи себя нагревом. Для этого, однако, необходимо точно понимать, сколько энергии света попадет на заданную глубину в тело человека, что требует реалистичного моделирования тканей человека с учетом их структуры, морфологии, различных компонентов и других параметров.

Также ученые собираются применять астрономические методы для разработки активируемых светом лекарств, которые высвобождают активное вещество при получении определенного электромагнитного сигнала, а также для улучшения диагностики рака груди, что становится возможным благодаря крошечным скоплениям кальция, создаваемым пораженными клетками. Изменение длины волны проходящего сквозь такие отложения света может стать новым быстрым и неинвазивным диагностическим методом, который позволит снизить необходимость в биопсии.

«Достижения в фундаментальных науках никогда не должны рассматриваться как что-то происходящее в изоляции, — говорит Джейнс. — Астрономия в этом смысле не является исключением: созданные в ее рамках открытия и технологии пригодятся обществу, несмотря на невозможность предсказать это заранее. Наша работа является примером этого, и я искренне рад, что мы помогаем нашим коллегам-медикам вести войну против рака».

Читать еще:  Рак мочевого пузыря — стадии и способы лечения — Онкоурология

Ранее ученые создали нейросеть, которая может помочь снизить дозу излучения при компьютерной томографии, а новый алгоритм помог радиологам найти аневризму в головном мозге.

Управляемая капсула против рака

Каждый раз, когда встречаются заголовки новостей про то, что ученые победили рак, это приводит к немыслимым переживаниям для тысяч (иногда даже сотен тысяч) людей. Поэтому в описании данного исследования мы постарались быть предельно корректными. Чтобы вы понимали, что в действительности сделано, и к чему это может привести.

Научный коллектив ученых НИТУ «МИСиС» и Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова провел успешные доклинические исследования нового противоопухолевого препарата на основе наночастиц магнетита.

Доклиника — это вторая стадия испытаний, которая проводится на животных. Первая стадия — это испытание на клетках. Третья — на людях-добровольцах.

Тесты показали увеличение продолжительности жизни больных мышей на 50% в случае применения для лечения инновационного препарата. То есть, доказано главное — эффективность системы. Результаты опубликованы в журнале Nanomedicine.

Препарат представляет собой комбинацию из двух компонентов: сферические наночастицы магнетита, внутрь которых поместили лекарство-цитостатик (токсическое вещество, разрушающее клетки опухоли) и векторную молекулу, которая выполняет функцию адреса, то есть ведет частицу с ядом конкретно к пораженному органу, не накапливаясь в здоровых тканях организма.

«Ученые НИТУ «МИСиС» под руководством заведующего лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» к.х.н. Максима Абакумова уже четвертый год работают с наночастицами магнетита, используя их для создания противоопухолевых препаратов. В настоящий момент научный коллектив лаборатории готовится перейти к следующему этапу доклинических исследований, которые запланированы уже в 2019 году», – рассказывает ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.

Следующий этап подразумевает исследование препарата на токсичность для организма, побочные эффекты, а также тонкости фармакокинетики.

Векторная молекула представляет собой антитело к белку «фактор роста эндотелия сосудов» (VEGF) – сигнального белка, вырабатываемого клетками для стимулирования образования эмбриональной сосудистой системы. Молекула, таким образом, работает по схеме «ключ-замок», находя и присоединяясь только к определенному типу клеток. В этом исследовании ученые одними из первых в мире применили векторную молекулу в необычном функционале – раньше она использовалась в качестве самостоятельного лекарственного средства. Однако монотерапия с использованием данных антител на сегодняшний день не показала высокой эффективности. Тем не менее, это не делает менее перспективным данный белок в качестве «адреса» для доставки лекарственных препаратов, что и было продемонстрировано в текущей работе.

«Исследования показали, что предложенная терапевтическая схема эффективна: эксперименты in vitro, а затем in vivo продемонстрировали, что продолжительность жизни животных, проходящих лечение новым препаратом, увеличилась на 50% — с 23 до 39 дней, – рассказывает руководитель научной группы заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ МИСиС Максим Абакумов. – Помимо этого, предложенное вещество показало хорошую визуализацию ткани опухоли в процессе МРТ-исследования. Это потенциально может быть применимо для облегчения работы хирургов в процессе операции с целью обозначения и визуальной фиксации краев пораженного органа».

Помимо схемы drug delievery (адресная доставка лекарств), к которой относится текущее исследование, частицы оксида железа показывают хорошие результаты и в методе терапии путем гипертермии. Он заключается в следующем: наночастицы магнетита вводятся в пораженный орган, где они накапливаются, и далее подвергаются воздействию переменного электромагнитного поля с определенными параметрами, в результате которого они разогреваются до 43-45 градусов и разогревают окружающие раковые клетки, которые при этом погибают. Важно отметить, что ранее было показано, что раковые клетки более чувствительны к изменению температуры, чем здоровые, и это также позволяет оставить здоровую ткань неповрежденной.

Исследования продолжаются, о новостях расскажем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector