Новости химической науки > Наночастицы собираются и вместе борются с опухолью

Исследователи из Китая разработали наночастицы, которые способны чувствовать изменение рН окружающей среды, агрегируя в кислотной среде.

Исследователи надеются, что результаты их работы смогут оказаться полезными для направленной доставки лекарственных препаратов в опухоли, которые являются более кислыми, чем здоровые ткани. Возможно, что новые наночастицы смогут оставаться в опухолевых клетках в течение большего времени, чем другие наночастицы, чувствительные к pH.

Новые наночастицы, способные аккумулироваться в опухолях, удалось получить благодаря превращению их в цвиттер-ионы – частиц, которые, являясь в целом электронейтральными, в своей структуре имеет фрагменты, несущие как отрицательный, так и положительный заряды, локализованные на удаленных атомах, связанных друг с другом посредством системы ковалентных связей.

Рисунок из ACS Nano, 2013, DOI: 10.1021/nn402201w

Исследователи из Чжэцзянского университета проводили испытания in vivo наночастиц, к поверхности которых были привиты молекулы 11-меркаптоундекановой кислоты и (10-меркаптодецил)триметиламмонийбромида. Другие исследовательские группы создавали частицы, чувствительные к рН за счет прививки полиэтиленглдиколевых фрагментов, которые в новом исследовании использолвались в качестве стандартов для определении времени удерживания наночастицы в опухолевой ткани мышей. Испытания показали, что после 24 часов в опухоли оставалось в два раза больше цвиттер-ионных наночастиц, чем частиц, модифицированных полиэтиленгликолем.

Было обнаружено, что наночастицы с диаметром 16 нм переходят из крови, в которой уровень рН составляет 7.4 в опухоль с pH 6.5 и покидали опухоль с низкой скоростью. Одной из главных проблем нанотерапии заключается то обстоятельство, что небольшие по размеру наночастицы (около 20 нм в диаметре) могут глубоко проникать в опухолевые ткани, но обычно не остаются в организме более 24 часов, а большие наночастицы (около 100 нм) могут оставаться в опухоли долго, однако они практически не могут попасть в опухоль по кровеносным сосудам, поэтому возникает проблема доставки наночастиц.

Фокус, который в итоге заставил наночастицы аккумулироваться в ткани? Заключался в том, что ученым удалось подобрать наноразмерный цвиттер-ион, который в слабощелочном растворе аккумулирует на своей поверхности отрицательный заряд, который способствует взаимному отталкиванию частиц. В опухоли же, среда которой является слабокислой, происходит протонирование карбоксильных групп, электростатическое отталкивание понижается, и, в конечном итоге, водородные связи и другие межмолекулярные взаимодействия приводят к агрегации наночастиц. Время жизни новых цвиттер-ионных наночастиц сравнимо с временем жизни, модифицированных полиэтиленгликолем, однако они удерживаются в ткани опухоли в течение гораздо большего времени.

Один из авторов работы, Цзянь Цзи (Jian Ji), отмечает, что чувствительность новых частиц к pH открывает много дополнительных возможностей для исследования и практического применения этих наночастиц – градиент рН встречается и много где, помимо границы здоровых и опухолевых клеток.

Рафаэль Леви (Raphaël Lévy) из Университета Ливерпуля отмечает, что положительные результаты испытаний новой системы in vivo на лабораторных животных впечатляют, однако он полагает, что для успешного применения новой системы к человеку необходимо будет вводить большие дозы наночастиц.

Источник: ACS Nano, 2013, DOI: 10.1021/nn402201w

метки статьи: #медицинская химия, #нанотехнологии, #новые материалы, #химия поверхности