Исследователи Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) синтезировали инновационный композитный биоматериал, который позволяет адресно доставлять химиотерапевтический препарат 5-фторурацил непосредственно к опухолевым клеткам и контролировать его высвобождение в течение длительного времени. Разработка поможет повысить эффективность лечения онкологических заболеваний и снизить их токсичность для всего организма. Результаты работы опубликованы в журнале Materials Chemistry and Physics.
Химиотерапия остается одним из основных методов борьбы с раком, однако ее применение связано с серьезными побочными эффектами из-за высокой токсичности препаратов. 5-фторурацил (5-ФУ), широко используемый при лечении колоректального рака (рака кишечника), рака молочной железы и других злокачественных новообразований, быстро выводится из организма и поражает не только раковые, но и здоровые клетки. Стандартный протокол лечения требует введения высоких доз, что усиливает тяжелое воздействие на организм пациента.
Ученые ДВФУ предложили решение этой проблемы, создав систему адресной доставки на основе синтетического магнитного биокомпозита. Материал представляет собой комбинацию силиката кальция (CaSiO3), известного своей биосовместимостью, и магнитных наночастиц магнетита (Fe3O4).
«Наш композит действует как ″умный″ транспорт: магнитные наночастицы позволяют отслеживать распределение материала внутри организма и контролировать скорость высвобождения препарата. Например, наведением магнитного поля можно усилить резорбцию 5-фторурацила или нагреть наночастицы для усиления терапевтического эффекта. Пористая структура силиката кальция действует как резервуар, который постепенно высвобождает лекарство, поддерживая его терапевтическую концентрацию длительное время», — объясняет один из авторов исследования, к.х.н., научный сотрудник лаборатории ядерных технологий ДВФУ Олег Шичалин.
Ключевой особенностью разработки стал метод гидротермального синтеза, позволивший ученым точно контролировать свойства материала. Варьируя температуру обработки, исследователи научились управлять размером пор и площадью поверхности композита. Оптимальные образцы, синтезированные при 150°C, продемонстрировали максимальную сорбционную способность, «загрузив» в себя до 10 мг препарата на 0,1 г носителя.
Эксперименты по высвобождению 5-фторурацила in vitro (в искусственной среде, имитирующей организм) показали впечатляющие результаты. Высвобождение препарата происходило в три этапа в течение семи дней. Первоначальный «всплеск» обеспечивал высокую дозу препарата в месте контакта с раковой опухолью, а последующее более медленное высвобождение поддерживало эффект на протяжении долгого времени. Такое действие позволило снизить общую дозу введения препарата при сохранении эффективности лечения.
«Биосовместимость компонентов композита была подтверждена предыдущими исследованиями нашей научной группы. Мы видим, что материал не только эффективно удерживает и высвобождает лекарство, но и является биосовместимым, то есть полностью безопасен для человека. Постепенно рассасываясь в организме, он высвобождает ионы железа, которые, как показывают исследования коллег, могут дополнительно усиливать противоопухолевую активность 5-фторурацила. Сейчас у нас есть технология создания настраиваемого неорганического носителя, что является важным шагом на пути к персонализированной медицине», — добавил исследователь.
Следующий этап исследования — доклинические испытания. Успех проекта позволит в будущем создать новое поколение лекарственных форм для химиотерапевтических препаратов, которые будут действовать более прицельно, эффективно и оказывать меньшие токсические эффекты, делая лечение более комфортным для пациентов.
Информация предоставлена пресс-службой Дальневосточного федерального университета
Источник фото: ru.123rf.com
