ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЗОЛОТЫХ НАНОЧАСТИЦ В КАЧЕСТВЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА

THE PROSPECTS OF USING GOLD NANOPARTICLES AS A THERAPEUTIC DRUG

Lyubov Komissarova

Ph.D. (Chemistry), Senior Researcher, Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences,

Russia, Moscow

Nikolay Marnautov

junior researcher, Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences,

Russia, Moscow

Anton Elfimov

junior researcher, Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются перспективы применения золотых наночастиц, в качестве самостоятельного лечащего агента. Обсуждаются такие методы, как внутритканевая радиотерапия нестабильным изотопом коллоидного золота, фототермической терапии на основе золотых наночастиц. Так же обсуждаются подходы позволяющие повысить эффективность фототермической терапии.

ABSTRACT

The article discusses the prospects for using gold nanoparticles as an independent treatment agent. Methods such as interstitial radiotherapy with an unstable isotope of colloidal gold and photothermal therapy based on gold nanoparticles are researched. As well as that, approaches on the improvement of the effectiveness of photothermal therapy are discussed.

Ключевые слова: наночастицы; фототермическая терапии; коллоидное золото; радиотерапия.

Keywords: nanoparticles; photothermal therapy; colloidal gold; radiotherapy.

Одним из первых методов борьбы с раком, с применением наночастиц золота, является внутритканевая радиотерапия нестабильным изотопом коллоидного золота.

Первоначально радионуклеидный метод широкого распространения не получил, т.к. для равномерного распределения действующего вещества в опухоли требовалось производить множество уколов, что не возможно при сложной морфологии злокачественного образования, в частности, при диаметре опухоли порядка 6 см, требовалось более ста уколов, что представляет значительную сложность для реального клинического применения и может доставлять значительный дискомфорт пациенту [1]. Однако реализованная сравнительно недавно технология “одного укола” позволила эффективно уничтожать опухоли диаметром до 6-8 см, при этом практически не повреждая окружающие их здоровые ткани [2] . Что сделало данный метод эффективной заменой хирургическому вмешательству. Перспективность радионуклеидного метода обуславливается высокой селективностью и способностью уничтожать метастазы. Селективность достигается за счет того, что наночастицы золота диаметром 50-100 нм практически не проникает за пределы опухоли, а уничтожение метастазов первого лимфатического барьера происходит за счет «параселективного эффекта», т.е. коллоидное золото способно покинуть опухоль только тем же путем, которым покидают её метастазы [1].

В 2003 году начало развиваться абсолютно новое направление в терапии онкологических заболеваний оно сочетает в себе принципы фотодинамической терапии и использование наночастиц. В его основу легло открытие поверхностного плазмонного резонанса. Плазмонный резонанс это физический процесс, возникающий в результате резонансных колебаний электроного газа на поверхности металлов, в частности металлических наночастиц. Обычно возбуждение происходит вследствие облучения на резонансной частоте поверхностного плазмона [3, 4]. В отличие от фотосенсибилизаторов, уникальность фототермической терапии на основе золотых наночастиц определяется длительным сохранением оптических свойств в клетках при определенных условиях [4].

В качестве наночастиц, как правило, используются наночастицы благородных металлов, в частности золота или серебра.  Длина волны необходимая для возникновения плазмонного резонанса для большинства металлических наночастиц находится в диапазоне видимых/коротких волн. На частоту влияет химический состав наночастиц, форма, диаметр, а также окружение. Так изменение окружения может оказывать существенное влияние, на частоту, при которой происходит возникновение плазмонного резонанса, так же важно учитывать возникновение агрегатов и кластеров, наночастиц[3].

В ряде работ продемонстрирована возможность гипертермии опухолевых клеток, путем нагрева ЗНЧ лазерным излучением ИК-диапазона [5], [6]. Интересной технологией, позволяющей более точно контролировать гибель злокачественных клеток, при наименьшем вреде для здоровых клеток, является последовательное облучение несколькими лазерными импульсами  [4].

В работе Maltzahn G. и коллег приведен пример успешной терапии привитой опухоли у мышей, с использованием фототермической терапии на основе золотых наноконьюгатов. В работе [8] использовались золотые наностержни, модифицированные полиэтиленгликолем, показано, что возможно применение данных наноконьюгатов для фототермической терапии злокачественных новообразований. В работе продемонстрированы результаты опыта, в качестве контрольных групп, использовали 3 группы мышей с перевитой опухолью человека (MDA-MB-435), 1 контрольной группе вводили буферный раствор и не осуществляли облучение лазером; 2 контрольной группе вводили буферный раствор и осуществляли облучение лазером; 3 контрольной группе вводили наночастицы и не осуществляли облучение лазером, во всех контрольных группах наблюдался рост опухоли. Полная регрессия опухоли наблюдалась только в опытной группе, которой вводили наночастицы и осуществляли облучение лазером [8].

Главным недостатком большинства современных исследований посвященных проблеме фототермической терапии опухолевых новообразований, является проведение экспериментов in vitro [9]. В значительной степени эксперименты проводятся  in vitro, в следствие низкого проникновения лазерного излучения, с длиной волны, необходимой для возникновения плазмонного резонанса в биологическую ткань. Поэтому актуальна задача получения НЧ поверхностный плазмонный резонанс которых будет наблюдаться при дине волны 800-900 нм, т.к. при длине волны 800-900 нм, лазер обладает наибольшей глубиной проникновения в биологическую ткань [10] .

Список литературы:

1. Ю.Д. Скоропад /  Внутретканевая и эндолимфатическая терапия радиоколлоидами – технологические аспекты //  Аналитический обзор. – 2006.
2. Скоропад Ю. Д. Способ внутритканевой лучевой терапии злокачественных опухолей : Патент на изобретение No 2244572 с приоритетом от 24 апреля 2003 г.
3. Дыкман Л.А., Богатырев В.А., Щеголев С.Ю., Хлебцов Н.Г.  /  Золотые наночастицы. Синтез, свойства, биомедицинское применение.//  М., Наука. – 2008., Стр. – 319
4. Loo c . , Hirsch L . , Lee M . , chang e . , West J . , Halas n . , Drezek r.  // Opt . Lett . 2005 . V.  30 . P.  1012 – 1014.
5. Pitsillides C.M., Joe E.K., Wei X. et al.  /  Selective cell targeting with light-absorbing microparticles and nanoparticles.//  Biophys. – 2003. Vol. - 84, P. – 4023-4032.
6. Hainfeld J.F., Slatkin D.N., Focella T.M., Smilowitz H.M.  /  Gold nanoparticles: a new X-ray contrast agent.//  Br. J. Radiol. – 2006. Vol. - 79, P. – 248-253.
7. АКЧУРИН ГЕОРГИЙ ГАРИФОВИЧ /  ИК лазерная инактивация клеток и фотоповреждение биотканей, сенсибилизированных плазмонно-резонансными золотыми наночастицами и красителями //  биофизика диссертация по направлению 03.00.02. – 2009.
8. von Maltzahn G., Park J.-H., Agrawal A., Bandaru n.K. ,Das S.K. , Sailor M.J. , Bhatia S.n. // cancer res. 2009. V. 69 .P. 3892–3900.
9. El-Sayed I.H., Huang X., El-Sayed M.A. /  Selective laser photo-thermal therapy of epithelial carcinoma using anti-EGFR antibody conjugated gold nanoparticles.//  Cancer Lett. – 2006. Vol. - 239, P. – 129-135.
10. Ораевский А.А., Ораевский А.Н.  /  О  плазмонном резонансе в наночастицах эллипсоидной формы. //  Квантовая электроника. – 2002. Vol. - 32, P. – 79-82.