Традиционные методы лечения рака, такие как лучевая терапия и химиотерапия, имеют серьезные побочные эффекты, поскольку они влияют не только на раковые опухоли, но и на здоровые части тела. В рамках крупного междисциплинарного исследовательского проекта между физиками из Института Нильса Бора и докторами и биологами из Института Панум и Ригшоспиталет был разработан новый метод лечения, который воздействует только на раковые опухоли локально и, следовательно, гораздо более щадящий для организма. Проект называется Laser Activated Nanoparticles for Tumor Elimination (LANTERN).
Руководителем проекта является профессор Лене Оддершеде, биофизик и руководитель исследовательской группы Optical Tweezers в Институте Нильса Бора при Университете Копенгагена в сотрудничестве с профессором Андреасом Кьером, главой кластера молекулярной визуализации Института Панум.После экспериментов с биологическими мембранами исследователи протестировали метод на живых мышах. В экспериментах мышам вводят раковые опухоли из культивированных в лаборатории раковых клеток человека.
«Лечение включает в себя введение крошечных наночастиц непосредственно в раковую опухоль. Затем вы нагреваете наночастицы снаружи с помощью лазеров. Это сильное взаимодействие между наночастицами и лазерным светом, которое заставляет частицы нагреваться. Затем происходит то, что нагретые частицы повреждают или убивают раковые клетки », — объясняет Лене Оддершеде.
Дизайн и эффектМаленькие наночастицы имеют диаметр от 80 до 150 нанометров (нанометр составляет миллионную долю миллиметра). Тестируемые частицы состоят либо из твердого золота, либо из структуры оболочки, состоящей из стеклянного ядра с тонкой золотой оболочкой вокруг него.
Некоторые из экспериментов были направлены на то, чтобы выяснить, какие частицы наиболее эффективны в уменьшении опухолей.«Как физики, мы обладаем большим опытом взаимодействия между светом и наночастицами, и мы можем очень точно измерить температуру нагретых наночастиц.
Эффективность зависит от правильного сочетания структуры и материала частиц, их физического размера и длины волны. свет ", — объясняет Лене Оддершеде.Эксперименты показали, что наилучшие результаты исследователи получили с наночастицами размером 150 нанометров, состоящими из стеклянной сердцевины, покрытой золотом. Наночастицы освещались лазером в ближнем инфракрасном диапазоне, который лучше всего проникает через ткань.
В отличие от традиционной лучевой терапии, ближний инфракрасный лазерный свет не вызывает ожогового повреждения ткани, через которую он проходит. Спустя всего час после лечения они уже могли напрямую видеть с помощью ПЭТ-сканирования, что раковые клетки были убиты, и эффект продолжался как минимум в течение двух дней после лечения.«Теперь мы доказали, что метод работает. В более долгосрочной перспективе мы хотели бы, чтобы метод работал, вводя наночастицы в кровоток, где они попадают в опухоли, которые могли дать метастазы.
С помощью ПЭТ-сканирования мы можем увидеть, где опухоли покрывают и облучают их лазерами, а также эффективно оценивают, насколько хорошо лечение подействовало вскоре после облучения. Кроме того, мы покрываем частицы химиотерапией, которая выделяется теплом и которая также поможет убить раковые клетки , — объясняет Лене Оддершеде.