Mon03132017

Last update09:47:31 AM GMT

15.09.09 17:59

ДНК-инкапсуляция увеличивает силу противоопухолевого воздействия углеродных нанотрубок

Написал  Medforce
Оценить
(0 голоса)
`
ДНКРазличные формы использования гипертермии – способа лечения рака при помощи повышения температуры до уровня 41-45 °C – активно разрабатывались в течении нескольких последних десятилетий для того, чтобы предоставить онкологическим клиникам более эффективные и продвинутые техники лечения злокачественных опухолей.
 
Большинство методов, основанных на гипертермии, используют различные наночастицы, но углеродные нанотрубки также  могут найти применение в удалении опухолей при помощи температурного воздействия. Тем не менее, на данный момент применимость углеродных нанотрубок in vivo ограничено из-за самоассоциации – иначе говоря, они слипаются друг с другом. Новое исследование показало, что упаковка многостеночных углеродных нанотрубок в ДНК делает их довольно хорошо диспергированными, одиночными, растворимыми в воде и способными более эффективно производить тепло, чем «неупакованные» нанотрубки.

«Мы доказали, что одноцепочечная ДНК увеличивает растворимость многостеночных углеродных нанотрубок» отвечает Nanowerk William H. Gmeiner, профессор кафедры биологии злокачественных опухолей в Wake Forest University. «Упаковка в молекулы ДНК многостеночных углеродных нанотрубок значительно увеличила количество выделенного ими тепла в ответ на облучение инфракрасными волнами ближнего ИК спектра. Важно, что мы смогли показать, что тепла, производимого «упакованными» нанотрубками, достаточно, чтобы избирательно и полностью уничтожить опухолевые массы без причинения значительного токсического урона окружающим тканям.»

Изображения, полученные при сканирующей электронной микроскопии: слева – неинкапсулированные многостеночные углеродные нанотрубки, справа – ДНК-инкапсулированные многостеночные углеродные нанотрубки. Инкапсулированные нанотрубки хорошо распределены по всему обьему, образовалось всего несколько агрегатов. (Reprinted with permission from American Chemical Society)

Gmeiner поясняет, что ДНК-инкапсуляция использовалась ранее для одностеночных нанотрубок - они показывали превосходные результаты излучения в ближнем инфракрасном диапазоне: они производили достаточно тепла для убийства раковых клеток в тканевой культуре. Хотя многостеночные нанотрубки имеют больший диаметр, чем одностеночные, было непонятно, как они проявят себя в этой стратегии. Также было непонятно, может ли ДНК-инкапсуляция уменьшить выделение тепла многостеночных нанотрубок.

Коллектив Wake Forest же доказал, что возможно изготовление ДНК-инкапсулированных многостеночных нанотрубок, и количество выделяемого ими тепла при облучении волнами ближнего ИК спектра может быть измерено. Их находки также показывают, что возможно научиться контролировать параметры времени и мощности излучения для достижения желаемой селективности в уничтожении клеток, а урон окружающим здоровым тканям был сведен к нулю.

Сообщив об их открытиях 5 августа 2009 года в сетевое издание ACS Nano ("Increased Heating Efficiency and Selective Thermal Ablation of Malignant Tissue with DNA-Encased Multiwalled Carbon Nanotubes"), Gmeiner и его команда также продемонстрировали, что превращение излучения ближнего ИК спектра в тепло ДНК-инкапсулированными нанотрубками линейно как по времени, так и по мощности. Gmeiner поясняет, что даже малейшего увеличения температуры на 3-5°C достаточно для того, чтобы вызвать денатурацию белка и последующую смерть клетки. «Данное наше исследование демонстрирует, что ДНК-инкапсуляция многостеночных углеродных нанотрубок увеличивает выделение тепла в два или даже в три раза, по сравнению с неинкапсулированными многостеночными нанотрубками. Это увеличение выделения теплоты происходит при очень широких диапазонах концентраций нанотрубок, времени облучения и среднем диапазоне мощностей. Важно, что зависимость увеличения температуры от времени облучения была линейной как для ДНК-инкапсулированных нанотрубок, так и для неинкапсулированных образцов, при всех условиях, в которых мы их испытывали».

Изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии четко показывают, что ДНК-инкапсулированные многостеночные углеродные трубки достаточно хорошо диспергированы – в отличие от неинкапсулированных, которые склонны к склеиванию друг с другом – и ученые полагают, что их decreased aggregation с большей вероятностью и является причиной большей теплоотдачи ДНК-инкапсулированных нанотрубок.

Увеличение выделения тепла означает, что эффективные методы лечения с помощью гипертермии будут использовать меньшие концентрации нанотрубок – положительное изменение, которое уменьшит токсичное воздействие, связанное с медицинским использованием углеродных нанотрубок. Контроль над параметрами время\мощность также означает, что для данной концентрации нанотрубок, необходимая мощность лазера может быть уменьшена, при этом засчет увеличения времени облучения может быть получено то же количество теплоты. Это приведет к уменьшению повреждения окружающих нормальных тканей при проведении процедуры in vivo.

По материалам: Nanowerk Spotlight
Изменено 15.09.09 18:00