#чтиво | Как золото может спасать жизни?

В исследовании, опубликованном в июле 2007 года в журнале Analytical Chemistry, ученые из Университета Пердью подробно описали, как используют наночастички золота для обнаружения рака молочной железы. Их работа, наряду с аналогичными исследованиями в других университетах, обладает потенциалом, который перевернет методику обнаружения рака груди.

В основе процедуры лежит выявление белков, которые располагаются на внешней части раковых клеток. Разные типы рака содержат разные белки на поверхности, что служит в качестве уникального маркера. Наностержни — частицы золота в форме стержней — используют специальные антитела, которые выявляют маркировку рака молочной железы, либо другого типа рака. После того, как наностержни связываются с белками в образце крови, ученые наблюдают за тем, как они рассеивают свет. Каждое сочетание белка и наностержня рассеивает свет определенным образом, обеспечивая точность диагноза.

Использование наночастиц — не ново для этого исследования. Крошечные частицы (500 единиц будут по ширине как человеческий волос) хорошо подходят для выявления токсинов, патогенных микроорганизмов и рака; с их участием постоянно проводятся эксперименты. Ученые из Пердью использовали наностержни, способные присоединяться к трем типам маркеров рака груди, два из которых определяли, насколько глубоко распространился рак. Ведущий исследователь Джозеф Ирудаяраджи рассказал, что нанострежни однажды станут частью более точного тестирования и получат способность взаимодействовать с 15 уникальными маркерами.

Использование наностержней сокращает стоимость диагностики на две трети по сравнению с аналогичным методом проточной цитометрии, в котором флуоресцентные маркеры связываются с раковыми клетками. Проточная цитометрия требует большего образца для исследования с общим количеством клеток, в тысячи раз превышающим требуемое наностержнями, а значит последние будут способны выявлять рак на ранней стадии. Наностержни менее инвазивны, чем другие методы, поскольку требуют образцы крови, а не биопсию. Часть экономии приходится на необходимость использования обычного микроскопа и источника света для просмотра образцов, в то время как другие методы задействуют дорогие микроскопы и лазеры.

В другом исследовании доктор Ирудаяраджи показал, что золотые наностержни могут быть использованы для обнаружения раковых стволовых клеток. Это открытие особенно ценно, поскольку раковые стволовые клетки вызывают неконтролируемый рост, отчего злокачественная опухоль является такой смертельной.

По словам доктора, наночастицы золота будут широко доступны для диагностики рака уже в начале этого десятилетия.

Кроме того, помимо возможности обнаружения рака на ранней стадии, наночастицы могут лечь в основу будущего его лечения. Их можно будет использовать в качестве капсул, доставляющих лекарство прямо внутрь системы.

Нанотехнологии и рак

Нанотехнологии, как мы неоднократно упоминали, остаются одним из самых популярных направлений научных исследований, особенно в отношении медицины. Нобелевскую премию 2013 года дали за смежные с этой сферой достижения. Тем не менее мало просто поставить диагноз, нужно еще и вылечить рак. Причем быстро, недорого и наименее инвазивным образом. К сожалению, у лечения рака есть серьезные побочные эффекты. Химиотерапия вызывает различные заболевания, приводит к выпадению волос, язвам во рту, проблемам с пищеварением, тошноте и хронической усталости.

Однако нанотехнологии могут стать ответом в поисках эффективного лечения, а также воплотиться в виде единственной хорошей противораковой терапии. Если ученые смогут загружать в обнаруживающие рак золотые наночастицы противораковые препараты, рак будет уничтожен прямо на том месте, где «зимует». Такая терапия будет задействовать меньше лекарств и вызывать меньше побочных эффектов. Наночастицы также несут в себе потенциал высвобождения лекарства в нужное время. Эффективная доза препарата может быть доставлена в конкретную область, но высвобождаться в течение планового периода, чтобы обеспечить максимальную эффективность и безопасность пациента.

Эти процедуры направлены на то, чтобы воспользоваться потенциалом нанотехнологий и укротить прожорливые тенденции развития раковых клеток. Один из экспериментов такого плана использовал модифицированные клетки бактерий, которые по размерам были 20 % от нормальных клеток. Клетки оснащались антителами, которые нападали на раковые клетки, перед тем как высвободить противораковые препараты, которые несли в себе.

В ходе другого эксперимента наночастицы работали в паре с другим методом лечения. Частицы всасывались раковыми клетками, а после нагревались магнитным полем. Ослабленные раковые клетки были более восприимчивы к химиотерапии.

Может показаться странным, но краску в синих джинсах или в шариковой ручке также объединяли с золотыми наночастицами, чтобы побороть рак. Краситель, известный как фталоцианин, вступает в реакцию со светом. Наночастицы приводят краситель непосредственно к раковым клеткам, в то время как нормальные клетки не принимают его. Когда частицы проникают внутрь, ученые «активируют» их светом, чтобы уничтожить рак. Похожие терапии существовали для лечения рака кожи, но сейчас ученые работают над тем, чтобы с помощью красителей и наночастиц лечить опухоли, спрятанные глубоко в человеческом теле.

От производства и медицины до самых разных научных исследований наночастицы сейчас довольно часто применяются, однако некоторые ученые выражают свое беспокойство по поводу негативных последствий для здоровья. Наночастицы небольших размеров могут проникнуть куда угодно. Это хорошо при лечении рака, но потенциально опасно для здоровых клеток и ДНК. Есть также вопросы относительно того, как избавляться от наночастиц на производстве и в других местах. Специальные методы помогут предотвратить загрязнение окружающей среды микрочастицами, но пока их невозможно отследить. Люди часто сталкиваются с наночастицами в повседневной жизни, но никто не знает, что будет, если их, например, есть.

Наночастицы золота стали популярны в медицинских исследованиях, диагностических испытаниях и при лечении рака, но есть многочисленные типы наночастиц, которые еще находятся в разработке. Билл Хэммак, профессор химической инженерии в Иллинойском университете, предупреждает, что наночастицы «технологически привлекательны». Другими словами, ученые просто делают, не думая о последствиях, а о них придется думать регулирующим инстанциям.