Американские биоинженеры установили, что предназначенные для лечения рака наночастицы должны иметь форму диска, сообщает Health Canal. Результаты работы ученых из Техасского медицинского центра (Texas Medical Center) под руководством Паоло Декуцци (Paolo Decuzzi) опубликованы в журнале Biomaterials.

В течение восьми лет Декуцци и его коллеги изучали наночастицы, чтобы определить их оптимальную форму, размер и поверхностные свойства. Работа проходила в несколько этапов: первоначально расчеты проводились с использованием методик компьютерного моделирования, затем были поставлены эксперименты in vitro и на модельных животных.

В настоящее время 99 процентов используемых наночастиц имеют сферическую форму, остальные выглядят как диски или палочки. Сферические частицы обычно «собирают» вокруг молекул лекарства, которое они должны переносить. Форму шара или близкую к ней они принимают непроизвольно в процессе самосборки. Несмотря на свою распространенность, такие наночастицы не всегда эффективны при доставке лекарств к опухолевым клеткам: из-за своей формы они часто не могут надежно закрепиться в опухолевой ткани, поэтому легко вымываются из нее.

Биоинженеры при помощи компьютерного моделирования вычислили, что оптимальной формой наночастиц, используемых при лечении рака, станет диск. Был определен и размер этих «дисков»: 1000 нанометров в диаметре и 400 нанометров в толщину. Для создания частиц с заданными свойствами Декуцци с коллегами использовали метод фотолитографии, при помощи которого им удалось получить однородные наночастицы из кремния. По своей структуре они напоминают губку, в поры которой загружены молекулы лекарства.

После того, как в ходе лабораторных экспериментов подтвердились все свойства наночастиц, предсказанные в ходе компьютерного моделирования, были проведены исследования на модельных животных. В процессе испытаний было доказано, что «нанодиски» легко прикрепляются к клеткам меланомы, поэтому 5-10 процентов введенных наночастиц на грамм пораженного опухолью органа было достаточно для доставки требуемой дозы лекарства. Также было установлено, что кремниевым «дискам» легче попасть в печень, чем наноразмерным сферам или палочкам.

«Лучшей наградой для нас было то, что все свойства, предсказанные нами при помощи математической модели, подтвердились экспериментально», — отметил Декуцци. Руководитель исследования подчеркнул, что вместе с коллегами продолжит работу над улучшением наночастиц. Теперь перед ним стоит задача определения оптимальной жесткости, при которой «диски» будут лучше взаимодействовать с клетками опухоли.