Применение апконверсионных наночастиц для визуализации и терапии раковых опухолей

26.10.2023

Тераностика – это подход к диагностике и лечению заболеваний, который объединяет в себе как терапевтические, так и диагностические методы. Этот подход позволяет проводить лечение и диагностику в одном процессе, что может значительно улучшить результаты лечения.

Одним из ключевых элементов тераностики являются многофункциональные наноагенты, которые могут быть использованы для диагностики и лечения различных заболеваний. Они могут быть применены для доставки лекарств, визуализации опухолей, а также для других целей.

Разработка таких наноагентов является актуальной задачей современной медицины. Это связано с тем, что использование таких агентов может значительно повысить эффективность лечения раковых заболеваний, а также других серьезных заболеваний. Кроме того, использование наноагентов может снизить риск побочных эффектов, связанных с традиционными методами лечения.

Апконвертирующие наночастицы (UCNP), фотовозбуждаемые ближним инфракрасным (БИК) светом, глубоко проникающим в биоткань, являются мощным инструментом для создания противораковых наноагентов обладающих как диагностической, так и терапевтической модальностями.

Авторским коллективом с участием ученых из Института фотонных технологий РАН ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН были разработаны биосовместимые полимерные мицеллы из поли(малеинового ангидрида-альт-1-октадецена) интеркалированные наночастицами UCNP. Фотофизические свойства наночастиц UCNP (NaYF₄:Yb^3+/Tm³⁺@NaYF₄), внедренных в полимерные мицеллы, позволили реализовать одновременную визуализацию в ближней ИК-области спектра и фототермическую терапию опухолевого очага. Дальнейшая модификация поверхности полимерных мицелл термочувствительным полимером (поли-N-винилкапролактам), демонстрирующим конформационный переход при физиологических температурах, обеспечивала постепенное высвобождение загруженного лекарственного средства (доксорубицина) в опухолевой ткани. Кроме того, дополнительное декорирование наночастицами серебра (Ag NP), синтезированными in situ, позволило увеличить цитотоксичность мицелл при температуре роста клеток. Оценка жизнеспособности клеток на клеточных линиях Sk-Br-3, MDA MB-231 и WI-26 подтвердила этот эффект. Эффективность полученного комплекса была изучена в условиях in vivo по регрессии ксенотрансплантата Sk-Br-3 у мышей в течение 25 дней после перитуморального введения полимерных мицелл и их фотоактивации ближним ИК-светом. В результате работы было показано, что полимерные мицеллы перспективны в качестве фотоактивируемого тераностического агента с кватрофункциональными функциями (возбуждение в БИК области спектра, фототермический эффект, цитотоксичность AgNPs и загрузка доксорубицином), который обеспечивает визуализацию наряду с химио- и фототермической терапией.

Рис. 1. ПЭМ-изображение полимерных мицелл, загруженных апконвертирующими наночастицами, и регрессия опухоли Sk-Br-3 у мышей при фотоактивации мицелл с кватро функциональностью.

Подробнее в International Journal of Molecular Sciences.