Использование наноалмазов для лечения рака

В обычной жизни ценность алмаза определяется его размером. Каждому понятно, чем крупнее камень, тем выше его стоимость. Но ученые любят все переворачивать с ног на голову. Для начала они сделали наноалмазы. А потом стали искать им применение. Накануне в журнале Science вышла статья об использовании наноалмазов для… лечения рака.

Одно из активно развивающихся направлений современной медицины – контролируемая доставка лекарств. Поедание обычных таблеток – процесс крайне неэффективный. Есть проблемы с точной доставкой лекарственного вещества к больному органу. Трудно поддерживать постоянную концентрацию медикамента там, где это необходимо. И прочее и прочее. К примеру, одна из проблем при лечении рака – раковые клетки «выкачивают» лекарство из клетки быстрее, чем оно начинает действовать. Что сделали американцы?

Они «прикрепили» противораковый препарат к частицам наноалмазов и стали вводить их больным животным. В такой форме лекарство оставалось в крови в 10 раз дольше, чем обычно. Также снизилась токсичность лекарства – сходная концентрация несвязанного с наноалмазом лекарства была бы летальной для подопытных мышей. В итоге эффективность антираковой терапии с применением наноалмазов оказалась в несколько раз выше, чем при использовании того же самого лекарства в свободной форме.

Самое интересное, что, по крайней мере, для красноярских ученых эти результаты не стали неожиданностью. Наноалмазами в Красноярске занимаются уже лет 30. В свое время красноярец Анатолий Михайлович Ставер вместе с коллегами подробно описал технологию получения наноалмазов с помощью взрыва. Позднее, за эту работу он был удостоен Государственной премии РФ.

Алмазы, получаемые с помощью взрыва, называются детонационными. Технология их получения относительно простая. В закрытую камеру помещают органическую взрывчатку (например, смесь тротила и гексогена) и детонируют при недостатке кислорода. При взрыве все вещество «разлетается» на молекулы и атомы, а затем при высокой температуре и давлении из атомов углерода формируется кристаллическая решетка наноалмаза. Размер отдельных наноалмазов несколько нанометров. У наноалмазов масса технических применений. Например, их используют как присадки к маслам для снижения трения. Но сейчас мы говорим о биолого-медицинских направлениях.

В Институте биофизики СО РАН уже несколько лет разрабатывают системы контролируемой доставки лекарств с помощью наноалмазов. В научном отчете за прошлый год фигурировал результат очень похожий на вчерашнюю публикацию. Лучше всего свою технологию может описать разработчик. Мне даже не пришлось брать интервью у доктора биологических наук Владимира Бондаря. В изданной в прошлом году научно-популярной книге «Лаборатория Красного Яра» был целый раздел посвященный наноалмазам:

Владимир Бондарь: И, наконец, наноалмазы являются очень перспективным материалом для конструирования наносистем адресной доставки веществ (включая лекарственные) к биологическим мишеням (например, к клеткам нужного органа или ткани). Над созданием таких систем сейчас очень активно работают исследователи всего мира. Что такое система адресной доставки и как она должна выглядеть? Давайте разберем это на совершенно простом примере обычного почтового письма. Вы написали письмо другу, вложили его в конверт и, чтобы оно не затерялось, надписываете точный адрес – поэтому оно и дойдет точно к нужному вам человеку.

Так же выглядит и система адресной доставки. Вместо письма – лекарственный препарат, вместо конверта (носителя) – наночастица (или агрегат из нескольких наночастиц), а вместо адреса – адресующая молекула (ее называют лиганд), которая будет взаимодействовать только с теми клетками, к которым она обладает избирательностью (сродством). Чтобы создать такую систему на поверхности наночастиц нужно прочно закрепить доставляемое лекарственное вещество и адресующую молекулу. При этом очень важно, чтобы оба эти компонента не утратили своих свойств и продолжали работать после связывания на поверхности носителя.

Не менее важно, чтобы полученный комплекс лекарство-наночастица-лиганд не разрушался в крови и был инертен по отношению к клеткам крови (не взаимодействовал с ними и не захватывался ими), а также свободно перемещался в кровяном русле. Такую модельную систему адресной доставки нам удалось сконструировать, используя наноалмазы в качестве носителя, и показать в экспериментах, что полученный комплекс устойчив в сыворотке и плазме крови и не взаимодействует с клетками крови. Кроме того, мы показали, что такой комплекс за счет адресующей молекулы может избирательно взаимодействовать с молекулой-мишенью. В настоящее время мы продолжаем эти исследования.

Что еще можно добавить? Если посмотреть на массив публикаций по наноалмазам в базе данных Web of Science, то видно, что российские ученые входят в число лидеров этой области. Обратное было бы обидным, учитывая наш приоритет в технологиях синтеза этого материала. В первой мировой сотне ученых по публикационной активности замечены и красноярцы. Есть надежда, что в этой области мы может оказаться впереди планеты всей. Не зря ведь вокруг столько шуму про нанотехнологии и инновации. Будет обидно, упустить потенциальное лидерство.

Nanonewsnet.ru, 12.03.2011