Розроблено ефективніший контрастний агент для діагностики раку, Нанотехнології Nanonewsnet
Багато методів візуалізації та контрастні агенти – хімічні речовини, що використовуються в процесі сканування для виявлення пухлин та інших патологій – засновані на опроміненні або важких металах, що становить потенційну небезпеку для здоров'я пацієнтів та обмежує їх застосування. Щоб усунути ці недоліки, інженери з Університету Пенсільванії (University of Pennsylvania) США розробили покриття для контрастного агента – наночастинок оксиду заліза. Такий контраст взаємодіє тільки з кислим пухлинним середовищем, що робить його ефективнішим, безпечнішим і дешевшим, ніж існуючі альтернативи.
Магнітно-резонансна томографія, або МРТ стає все більш поширеним методом медичної діагностики. Використовуючи сильне магнітне поле для виявлення та впливу на молекули води в організмі, МРТ може швидко створювати зображення широкого спектру тканин, хоча чіткість цих зображень іноді недостатня для впевненої діагностики. Для поліпшення диференціації або контрасту між пухлинними і здоровими тканинами лікарі можуть використовувати контрастні речовини, наприклад,наночастки, що містятьоксид заліза. Завдяки здатності змінювати магнітне поле сканера оксид заліза може покращити МРТ-зображення: області накопичення магнітних наночастинок відображаються чіткіше.
Такі наночастки, нещодавно схвалені США для клінічного застосування як контрастних агентів, покриті молекуламицукорів ; зовнішнійдекстрановий шар запобігає злипанню частинок або їх поглинаннютканинами організму, потенційно захищаючи пацієнта від токсичних побічних ефектів. Це інертне покриття дозволяє оксиду заліза вимиватися з організму після завершення процедури, але виключає можливість орієнтації наночастинок на конкретний вид тканини.
Контрастна речовина, здатна взаємодіяти тільки з хворою тканиною, наприклад, з пухлинами, вирішила б ці проблеми. Вчені вже випробували такий підхід, створивши для наночастинок білкові покриття, що зв'язуються тільки з рецепторами на поверхні пухлин, але, на жаль, з цієї точки зору пухлини відрізняються завидною різноманітністю.
Одним із обмежень рецепторного підходу є відсутність універсальності. За словами керівника проектуЕндрю Тсуркаса (Andrew Tsourkas), доцента кафедри біоінженерії Школи інженерії та прикладних наук (School of Engineering and Applied Science), важко рекомендувати їх як скринінговий інструмент, якщо відомо, що рецептори-мішені експрес лише 30 відсотками пухлин.
Однією з переваг підходу, що розробляється групою Тсуркаса, є здатність наночастинок потрапляти в переважну більшість пухлин, так як майже всім видам злоякісних новоутворень характерна зміна кислотності їх мікрооточення.
Деякі методи візуалізації, такі якмагнітно-резонансна спектроскопія, також використовують перевагу низької кислотності мікрооточення пухлини, але вони вимагають дорогого спеціалізованого обладнання, яке, як правило, недоступне в клінічних умовах.
Використовуючиглікольхітозан – полімер, що реагує на кислоти, на цукровій основі – вчені дозволили наноносителям залишатися нейтральними поблизу здорової тканини, але іонізуватися при низькому показнику рН. Зміназаряду, що відбувається в безпосередній близькості від кислих пухлин, приваблює до них наноносії та змушує їх залишатися у цих областях.
Такий підхід має ще одну перевагу: чим злоякісніша пухлина, тим більше вона руйнує навколишні кровоносні судини і тим більш кислим стає її середовище. Це означає, що покриті глікольхітозаном наночастинки є хорошим детектором злоякісності, відкриваючи можливості не тільки для діагностики, але і для лікування.
"Таке покриття можна використовувати для будь-яких наночастинок, тому його можливості не обмежуються лише візуалізацією", - говорить доктор Тсуркас. "Наночастинки з таким покриттям можна використовувати і для доставки в пухлини лікарських препаратів".
Вчені сподіваються, що протягом 7–10 років покриті глікольхітозаном наночастинки оксиду заліза зможуть покращити специфічність діагностичного скринінгу.
«Для МРТ-скринінгу ракових пухлин молочної залози у пацієнтів з високим ступенем ризику як контрастний агент використовується гадоліній. МРТ таким пацієнтам рекомендується на додаток до звичайної мамографії, оскільки чутливість мамографії може виявитися недостатньою», – пояснює Тсуркас. «Чутливість МРТ набагато вища, але її специфічність низька: скринінг виявляє велику кількість пухлин, але багато хто з них є доброякісними. Такий інструмент, як розроблений нами, дозволить лікарям краще диференціювати доброякісні та злоякісні пухлини, тим більше тепер, коли доведено кореляцію між злоякісністю та рН».