Множество проведенных учеными исследовательских работ демонстрируют, что золотые наночастицы являются перспективным средством для лечения различных форм рака. При облучении лазерным светом наночастицы золота быстро нагреваются. Температура их нагрева достаточно высока, чтобы вызвать образование взрывающихся микропузырьков, убивающих близлежащие раковые клетки – физический процесс, известный как фототермальный, или фотонный, эффект.

Для увеличения эффективности такого подхода исследователи из Университета Калифорнии – Лос-Анджелес (University of California, Los Angeles) разработали метод создания супрамолекулярных комплексов из функционирующих в качестве фототермальных агентов наночастиц золота такого размера, который оптимизирует их доставку в опухоли.

Сянь-Ронг Цзэн (Hsien-Rong Tseng) и его коллеги сообщают о своей работе в журнале Angewandte Chemie International Edition. Доктор Цзэн является членом Центра наносистемной биологии рака (Nanosystems Biology Cancer Center), одного из Центров по использованию нанотехнологий в онкологии (Center for Cancer Nanotechnology Excellence) Национального института рака (National Cancer Institute).

Для создания самоорганизующихся супрамолекулярных наночастиц золота ученые использовали преимущества двух молекул – циклодекстрина (cyclodextrin) и адамантина (adamantine), очень прочно связывающихся друг с другом. Сначала они взяли наночастицы золота диаметром 2 нм и связали с их поверхностью адамантан (adamantane), а затем создали еще две конструкции: циклодекстрин, связанный с биосовместимым полимером полиэтиленимином (polyethyleneimine), и адамантан, связанный с полиэтиленгликолем (polyethylene glycol), другим биосовместимым полимером. Смешанные в различных пропорциях эти три конструкции быстро собираются в наночастицы с четко определенными размерами – от 40 до 118 нанометров в диаметре. К поверхности получившихся в результате процесса самосборки супрамолекулярных комплексов исследователи присоединили молекулу-лиганд, специфически связывающую всю конструкцию с опухолью.

Активируемая лазером нанобомба: супрамолекулярные наночастицы золота (Au-SNPs) строго определенного размера были синтезированы из коллоидных частиц золота размером 2 нм в результате реализации процесса самосборки. Такие супрамолекулярные комплексы демонстрируют значительно усиленный фотонный эффект и в сочетании с облучением лазерным светом могут использоваться для избирательного уничтожения раковых клеток после добавления к ним специфического лиганда

Для своего исследования ученые использовали комплексы размером 118 нанометров и показали, что при облучении лазерным светом их температура быстро поднимается до 374° C – температуры, при которой происходит образование способных взрываться микропузырьков. Для проверки того, насколько эффективно такие комплексы убивают раковые клетки, они добавили их к клеткам опухоли головного мозга, облучили светом, а затем измерили, какое количество клеток погибло в течение двух часов. В качестве контроля исследователи повторили эксперимент с клетками, не имевшими рецептора, с которым связывался лиганд, добавленный к нанокомплексу на последнем этапе его создания. Результаты этого эксперимента ясно продемонстрировали, что наночастицы с добавленными к ним молекулами-ориентирами легко убивают клетки-мишени, но не наносят вреда клеткам без соответствующих рецепторов. Дополнительные эксперименты показали, что 2-х нанометровые наночастицы золота уничтожают клетки-мишени не столь эффективно, как это делают супрамолекулярные комплексы.

Аннотация к статье: Hsian-Rong Tseng et al. Photothermal Effects of Supramolecularly Assembled Gold Nanoparticles for the Targeted Treatment of Cancer Cells