Группа исследователей из Техасского университета в Арлингтоне (США) разработала метод, использующий магнитные углеродные наночастицы для уничтожения раковых клеток посредством лазерной терапии. По мнению авторов, методика могла бы пригодиться при лечении рака кожи и некоторых других околоповерхностных новообразований; при этом она не наносила бы никакого ущерба окружающим здоровым тканям.

Магнитные углеродные наночастицы исследователи получали в бензоле, используя электрический плазменный разряд, генерируемый в поле кавитации ультразвукового излучателя. Затем наночастицы подвергались допированию железом с применением Fe-электродов. Ферромагнитные свойства итоговых наночастиц подтверждались магнитометрией. Просвечивающая электронная микроскопия показала, что их размеры находились в пределах от 5 до 10 нм, что примерно в 10 тыс. раз тоньше человеческого волоса.

Рис. 1. Группа исследователей Техасского университета в Арлингтоне, разработавшая метод использования магнитных углеродных наночастиц для лечения некоторых форм рака (фото Samar Mohanty / University of Texas at Arlington).

Благодаря своим магнитным свойствам такие наночастицы могут быть легко локализованы в клетках (поверхностной) опухоли путём приложения внешнего магнитного поля. Это же поле — гарантия того, что ни одна частица не покинет поле боя (не сможет быть выведена из клетки в качестве шлака) до конца процедуры. Затем опухоль подвергается облучению ближним-ИК-лазером, что вызывает мгновенный локальный перегрев и гибель раковых клеток. (Авторы исследования также намекают на то, что магнитные наночастицы, доставляемые в определённое место с помощью внешнего магнитного поля, могут иметь покрытие, позволяющее им селективно связываться только с раковыми клетками. Это необходимое условие для всего сразу: и для сохранения живой здоровой ткани, и для наиболее полного охвата всех клеток опухоли без требования тончайшего наведения с помощью внешнего поля. Вот только как это реально сделать? Создание искусственной иммунной системы — это своего рода высший пилотаж. Решение данной задачи будет посложнее получения магнитных углеродных наночастиц. И всё же есть немало примеров интересных подходов к селективному связыванию наноразмерных объектов с поверхностью раковых клеток.)

Авторы работы не забывают о возможности немного уколоть своих коллег (конкурентов) из Баптистского медицинского центра Уэйк-Форест (США), подчеркивая, что размер магнитных, допированных железом углеродных наночастиц куда меньше любой нанотрубки — а значит, и токсичность их не столь велика.

Исследование продемонстрировало и другие достоинства магнитных углеродных частиц. Так, применяя различные способы ИК-облучения, можно добиться не смерти клетки, а открытия небольшого канала в межклеточной мембране, который затем может быть использован для доставки лекарств прямо в клетку. Этот результат интересным образом перекликается с исследованиями канадских учёных, также разработавших метод управляемого открытия каналов в межклеточных мембранах, используя в качестве директоров наночастицы золота. Своеобразным недостатком канадской работы можно считать применение фемтосекундного лазера, который пока ещё не очень доступен на лабораторном уровне, чего не скажешь об ИК-лазерах.

Наконец, наночастицы, полученные в рассматриваемом исследовании, являются флюоресцентными. А значит, могут использоваться для усиления контраста в методах оптической визуализации опухолей.

Результаты проведённого исследования опубликованы в январском номере издания Journal of the Biomedical Optics.

Отдельная статья, посвящённая методу синтеза допированных углеродных наночастиц в бензоле с помощью плазменного разряда, была опубликована чуть раньше, в декабре 2011 года, в Journal of Nanoscience and Nanothechnology.