Наномашина вбиває ракові клітини

«Nanoimpeller» вивільняє протипухлинні препарати всередині ракових клітин

Дослідники з центру машин Nano при Каліфорнійському інституті наносистем при UCLA розробили новий тип наномашини, яка може захоплювати та зберігати протипухлинні препарати всередині крихітних пор і вивільняти їх у ракові клітини у відповідь на світло.

Відомий як “наноімпелер”, пристрій - це перший наномашина, що працює на світлі, що працює всередині живої клітини, розробка, яка має сильні наслідки для лікування раку.

Дослідники UCLA повідомили про синтез та дію наночастинок, що містять наноімпелери, які можуть доставляти протипухлинні препарати 31 березня в Інтернет-виданні журналу про нанонауки Small.

Дослідження проводили спільно Джеффрі Цінк, професор хімії та біохімії UCLA, та Фую Таманой, професор мікробіології, імунології та молекулярної генетики UCLA, директор програми передачі сигналів та терапії в Комплексному онкологічному центрі Джонсана UCLA. Таманой і Цинк - два співрежисери Центру наномеханічних машин з цільовою доставкою та випуском за запитом в Каліфорнійському інституті наносистем.

Наномеханічні системи, призначені для захоплення та вивільнення молекул з пір у відповідь на подразник, були предметом інтенсивного дослідження, значною мірою для їх потенційного застосування в точній доставці ліків. Наноматеріали, придатні для цього типу операцій, повинні складатися як з відповідного контейнера, так і з фотоактивованого рухомого компонента.

Щоб досягти цього, дослідники UCLA використовували мезопористі наночастинки кремнезему та покривали внутрішні ділянки пор азобензолом, хімічною речовиною, яка може коливатися між двома різними конформаціями під впливом світла. Робота наноімпелера була продемонстрована з використанням різноманітних ракових клітин людини, включаючи ракові клітини товстої кишки та підшлункової залози. Наночастинки передавали раковим клітинам людини in vitro і поглинали в темряві. Коли світло було спрямоване на частинки, механізм наноімпелера набув чинності і вивільнив вміст.

Пори частинок можуть бути завантажені молекулами вантажу, такими як барвники або протипухлинні препарати. У відповідь на вплив світла відбувається махаючий рух, в результаті якого молекули вантажу виходять з пір і атакують клітину. Конфокальні мікроскопічні зображення показали, що робота робочого колеса може регулюватися саме інтенсивністю світла, часом збудження та питомою довжиною хвилі.

"Ми розробили механізм, який виділяє дрібні молекули у водному та біологічному середовищі під час дії світла", - сказав Цинк. "Наномашини розташовані в молекулярних розмірах пори всередині сферичних частинок і функціонують у водних та біологічних середовищах".

"Досягненням цього є отримання чіткого контролю над кількістю наркотиків, що виділяються за рахунок контролю експозиції світла", - сказав Таманой. «Контрольований випуск у певне місце - ключова проблема. І звільнення активується лише там, де світить світло ».

“Ми були надзвичайно раді виявити, що машини були зайняті раковими клітинами і що вони реагували на світло. Ми спостерігали вбивства клітин в результаті запрограмованої загибелі клітин », - повідомили Таманой і Цинк.

Ця система наноімпелерів може відкрити новий шлях для доставки ліків під зовнішнім контролем у певний час та місця для проведення фототерапії. Дистанційне керування машиною досягається шляхом зміни як інтенсивності світла, так і часу опромінення частинок на певних довжинах хвиль, на яких робочі колеса азобензолу поглинають.

"Ця система має потенційне застосування для точної доставки ліків і може стати наступним поколінням для нової платформи для лікування раку, такого як рак товстої кишки та шлунка", - зазначили Зінк та Таманой. "Той факт, що можна керувати механізмом за допомогою дистанційного керування, означає, що можна вводити багаторазові випуски невеликих доз для досягнення більшого контролю ефекту препарату".

Таманой і Цинк кажуть, що дослідження є першим захоплюючим кроком у розробці наномашин для терапії раку, і що необхідні подальші кроки, щоб продемонструвати фактичне пригнічення росту пухлини.

До складу дослідницької групи також входять Еншил Чой, аспірант в лабораторії Цінка, і Цзе Лу, докторант з лабораторії Таманоя.