В Томском политехе с помощью маломощного светодиода учатся вызывает гибель раковых клеток
В перспективе такая молекула может применяться для терапии злокачественных новообразований. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics (IF: 3,4; Q1).
Работа ведется в рамках проекта «Тераностические агенты на основе источников активных радикалов и методы их целевой доставки» под руководством доцента Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Антонио Ди Мартино. Идея заключается в создании безопасной для клеток молекулы, которая бы распадалась под действием света определенной длины волны с образованием вердазильного и углеводородного радикалов. Последние должны приводить к гибели клеток в ограниченной области. Фокусируясь на определенной точке, ученые смогут в этой зоне локально убивать злокачественные клетки.
«Сейчас одним из самых распространенных методов лечения является химиотерапия, в результате которой гибнут в том числе здоровые клетки. Мы стремимся сократить область атаки с помощью строго локализованной области воздействия препарата, точнее — активных радикалов. Они быстро атакуют соседние клетки и при правильной дозировке и подходе не дают злокачественному образованию распространиться по организму», — говорит один из авторов статьи, ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин.
В опубликованной работе исследовано, как терапевтический агент будет распадаться под действием температуры и света, а также какие заместители необходимо добавить для изменения скорости распада про-радикала до радикальных частиц. Ученым удалось взять под контроль образование активных частиц, варьируя заместители: электроноакцепторные группы ускоряют процесс, электронодонорные — замедляют.
«Распад запускается при облучении маломощным светодиодом. Мы стремимся к тому, чтобы образование радикалов начиналось только после определенного (небольшого) порогового значения мощности облучения: так, с одной стороны, нам не потребуются мощные источники излучения, с другой — снизится вероятность ложного срабатывания от комнатного света. Решение этой задачи — цель следующего этапа исследования. Но уже сейчас оно представляет большой интерес, поскольку нетоксичное для клеток вещество мы превращаем в активное и токсичное, при этом не применяя большой энергии», — объясняет Павел Петунин.
На следующем этапе исследования ученые будут проводить эксперименты со здоровыми и раковыми клетками, бактериями, разрабатывать методы доставки исследуемых соединений в организм, например, с использованием микрокапсул. Одно из ключевых направлений — высвобождение терапевтического средства за счет эффекта плазмонного резонанса на наночастицах золота.
«Когда мы берем свет определенной длины волны, он внутри наночастиц как бы накапливает энергию, которая может запустить опосредованный процесс распада вещества. Преимущество подхода в том, что плазмонный резонанс может находиться и в инфракрасной области спектра, который прекрасно проникает через поверхность кожи», — поясняют ученые.
Фото: образцы микрофотографий фибробластов с нанесенными микрокапсулами терапевтического агента