Дослідники розробляють магнітні наночастинки для високоточного лікування раку

Традиційно найпоширенішими способами видалення та знищення злоякісних клітин були променева терапія, хіміотерапія та хірургічне втручання. Однак, оскільки ці методи лікування можуть пошкоджувати і здорові клітини, вони часто мають значні побічні ефекти. Сьогодні з’являються більш точні та прицільні методи лікування, які спрямовані на знищення ракових клітин і при цьому не шкодять нормальним тканинам.

Професор Eijiro Miyako (Ейдзіро Міяко) і його дослідницька група з Японського інституту передової науки і технології (JAIST) є піонерами в розробці таких інноваційних підходів до лікування раку. Раніше його команда розробила бактерії, націлені на пухлини, які запускають імунну систему для атаки пухлинних клітин. У дослідженні, опублікованому в журналі Small Science 3 березня 2025 року, професор Міяко і його команда представили наночастинки, які можуть бути магнітним чином спрямовані на пухлинні клітини, а потім нагріті лазером для знищення пухлинних клітин.

Цей метод лікування ґрунтується на фототермічній терапії, яка передбачає прикріплення фототермічних наночастинок (частинок, що поглинають світло і перетворюють його на тепло) для вибіркового знищення ракових клітин. Під час впливу лазерного випромінювання ближнього інфрачервоного діапазону (NIR) наночастинки генерують тепло, руйнуючи пухлину. Як фототермічні агенти команда використовувала біосумісні вуглецеві нанострижні (CNH). CNH  — це кулясті наноструктури на основі графену, які раніше використовувалися для доставки ліків і біовізуалізації. Однак ключовою проблемою при використанні CNH є забезпечення ефективного накопичення наночастинок у пухлинах.

Щоб вирішити цю проблему, команда модифікувала CHN, додавши на їхню поверхню магнітну іонну рідину — 1-бутил-3-метилімідазолу тетрахлороферрат ([Bmim][FeCl4]). Іонні рідини мають протиракові властивості і надають наночастинкам магнітних властивостей, даючи змогу спрямовувати їх до пухлинних вогнищ за допомогою зовнішнього магніту. Однак у природі CNH нерозчинні у воді, а [Bmim][FeCl4] є гідрофобним (водовідштовхувальним), що створює проблеми для використання в організмі. Щоб поліпшити дисперсність частинок в організмі, дослідники додали покриття з поліетиленгліколю для поліпшення розчинності частинок у воді та їхньої дисперсності в організмі. Крім того, в наночастинку вбудований флуоресцентний барвник індоціанін зелений, який слугує візуальним датчиком, що дозволяє відстежувати положення наночастинок у режимі реального часу.

«Інноваційний підхід до створення нанокомплексів, використаний у цьому дослідженні, дає нам змогу вперше застосувати магнітні іонні рідини для лікування раку, — пояснює професор Міяко. — Це значне досягнення, що відкриває нові можливості для тераностики* раку».

* Тераностика — сучасний підхід до створення препаратів, які є одночасно і засобом діагностики, і терапевтичним медикаментом.

Наночастинки розміром всього 120 нанометрів мали ефективність фототермічного перетворення 63%, що перевершує багато традиційних фототермічних агентів, і були достатніми для знищення ракових клітин. У лабораторних випробуваннях під час додавання до клітин карциноми товстої кишки (Colon26) мишей наночастинки ефективно спричиняли загибель клітин під час впливу БІК-лазера з довжиною хвилі 808 нм і потужністю 0,7 Вт протягом 5 хвилин. При введенні мишам з пухлинами Colon26 дослідники змогли направити наночастинки в пухлину за допомогою магніту. Накопичені наночастинки нагрівали пухлини до 56°C — температури, досить високої для знищення ракових клітин. Результати виявилися багатообіцяючими: у мишей, яких лікували наночастинками, що спрямовуються магнітом, пухлина повністю зникла після шести лазерних процедур, і протягом наступних 20 днів не виникло жодного рецидиву. На противагу цьому, коли наночастинки не направлялися магнітами, пухлини знову розросталися після припинення лазерного лікування, що вказує на недостатнє накопичення наночастинок для повного знищення ракових клітин.

Цей інноваційний метод лікування поєднує в собі три потужні механізми: теплове руйнування ракових клітин, хіміотерапевтичний ефект іонної рідини, спрямований на пухлину, і магнітне наведення. Такий мультимодальний підхід пропонує більш ефективну альтернативу традиційним методам лікування, які зазвичай покладаються на один спосіб дії. Крім того, дослідження підкреслює потенціал магнітних іонних рідин у лікуванні раку, прокладаючи шлях до нових терапевтичних стратегій.