Запечатанные углеродные нанотрубки, содержащие внутри радиоактивные соли, могут в конечном итоге обеспечить адресную терапию и медицинскую визуализацию, считают химики из Великобритании и Испании. Трубки могут быть аккумулированы в легких мышей с помощью углеводных меток, присоединенных снаружи, а с помощью более избирательных меток могут быть направлены к опухолевым клеткам.

Выступая на национальном собрании Американского химического общества (American Chemical Society) в Бостоне, США, Бэн Дэвис (Ben Davis) из Оксфордского университета (University of Oxford), Великобритания, объяснил, что существующие в настоящее время методы радиотерапии, как называемые «гамма-ножи», используют различные пучки гамма-лучей, сфокусированные на опухоли.

«Но, конечно, все эти лучи проходят через окружающие ткани», – говорит Дэвис. «Если вы хотите уничтожить клетки радиацией, то вы хотите и понизить облучение окружающих тканей. Это проблема адресной доставки лекарственного препарата, где в качестве лекарства выступает излучение».

Группа ученых, разрабатывающих концепцию Малколма Грина (Malcolm Green), также из Оксфорда, наполняет и запечатывает однослойные углеродные нанотрубки. Запечатанные нанотрубки были бы бесполезны для доставки лекарств, так как инкапсулированные вещества не могли бы свободно из них выделяться. Однако для доставки радиоактивного йодида натрия, считает Дэвис, нанотрубки представляют собой идеальное средство: «То, что мы доставляем – это фотоны – гамма-лучи – которые могут выделяться из нанотрубок».

Радиоактивный йодид натрия (зеленые и фиолетовые кружки) заключен
в запечатанную нанотрубку и доставляется в легкие
с помощью сахаров, таких как N-ацетилглюкозамин.
© Nature Materials

Следующим этапом является доставка трубок в нужное место. Это происходит за счет химической модификации поверхности трубок сахарами или другими молекулами-ориентирами. Сахара играют множество ролей, делая нанотрубки растворимыми и препятствуя их слипанию, а также являясь сайтами связывания для белков.

Используя N-ацетилглюкозамин в качестве метки, ученые обнаружили, что введенные мышам нанотрубки накапливаются только в легких, в то время как свободный йодид натрия обычно поступает в щитовидную железу, печень и мочевой пузырь.

«Идея адресной доставки полимеров или наночастиц разрабатывается многими учеными», – комментирует работу Дэвиса Дэниел Ратнер (Daniel Ratner) из Вашингтонского университета (University of Washington) в Сиеттле, США. «Но Дэвис фактически показал in vivo то, что, как представляется, специфично для легких. Высокая специфичность ткани легких к углеводам – это очень интересно».

Ратнер добавляет, что молекулы сахара можно заменить целым рядом других молекул-лигандов, таких как антибиотики, синтетические молекулы или другие углеводы для взаимодействия с другими тканями. Однако «то, чего не хватает, это комплексных исследований того, какие сахара специфически взаимодействуют с определенными клетками или белками». Ни у кого фактически нет такой карты организма, объясняет Дэвис.

Дэвис также подчеркивает, что нанотрубки, как представляется, не вызывают токсических эффектов у мышей. «Мы не наблюдали никакой утечки радиации или свидетельств метаболизации трубок. То, что мы видим, это очищение – они идут в печень и селезенку и проявляются там относительно стабильно». Причиной этого может являться то, что трубки очень короткие и имеют запечатанные концы, в то время как большая часть вреда, причиняемого нанотрубками, наносится их открытыми концами, которые протыкают клеточные мембраны, как наноразмерные иглы.

Аннотация к статье: Filled and glycosylated carbon nanotubes for in vivo radioemitter localization and imaging