Инженеры-химики из Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales, UNSW), Австралия, синтезировали наночастицы оксида железа, одновременно доставляющие противораковый препарат в раковые клетки и позволяющие вести мониторинг высвобождения лекарственного средства в режиме реального времени.

Этот результат, опубликованный он-лайн в журнале ACS Nano, представляет собой важное достижение в развитии новой области – тераностики. Термин «тераностика» означает одновременные диагностику и лечение заболевания.

Магнитные наночастицы оксида железа широко изучаются в качестве контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии, или МРТ. В ряде недавних исследований была показана возможность расширить их применение – связать с лекарственными препаратами.

Однако количество работ, описывающих методы загрузки поверхности наночастиц оксида железа химиопрепаратами, очень невелико, а исследований, доказывающих, что связанные с наночастицами препараты действительно попадают в клетку, нет вообще. Фактически, это только подразумевается.

Ученые из UNSW разработали новый способ загрузки полимерной поверхности наночастиц противоопухолевым препаратом доксорубицином и впервые продемонстрировали, что частицы действительно способны доставлять препарат в клетки.

Для мониторинга поглощения наночастиц и внутриклеточного высвобождения препарата в клеточных линиях рака легких и молочной железы исследователи впервые использовали метод, называемый микроскопией времени жизни флуоресценции (fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM). Результаты, полученные методом FLIM, были подтверждены с помощью конфокальной микроскопии, ясно показавшей накопление доксорубицина в ядрах клеток. Кроме того, поглощение клетками загруженных доксорубицином наночастиц было подтверждено с помощью микроскопии мультифотонного возбуждения на 3-D многоклеточных сфероидах, выращенных из линий клеток рака легких и груди.

Наночастицы оксида железа (IONPs) со связанным с их полимерной поверхностью противораковым препаратом доксорубицином (DOX)
поглощаются клетками сфероида, выращенного из раковой линии Н1299. Внутриклеточное высвобождение доксорубицина подтверждено методом
микроскопии времени жизни флуоресценции (FLIM). (Фото: ACS Nano)

«Как правило, высвобождение лекарственного средства определяется в модельных лабораторных экспериментах, но не на клетках», – поясняет один из руководителей исследования доктор Сирилл Бойер (Cyrille Boyer), доцент Школы химической инженерии UNSW. «То, что сделали мы, важно, так как позволяет определить кинетику высвобождения лекарства в реальной биологической среде».

Поняв, как высвобождается противораковый препарат и его действие на клетки и окружающую ткань, врачи смогут подбирать дозы, позволяющие достичь наилучшего результата.

«Наночастицы оксида железа, позволяющие отслеживать доставку лекарств, дадут возможность персонализировать лечение», – считает доктор Бойер. «Мы показали, что лабораторная химия работает внутри клеток. Следующий шаг – переход к in-vivo применению».

Оригинальная статья Using Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy to Monitor Theranostic Nanoparticle Uptake and Intracellular Doxorubicin Release