Если речь идет о применении наночастиц в медицине, их форма крайне важна, поскольку она определяет, насколько легко наночастицы могут проникать в опухоли. Последняя работа ученых из США показала, что кубические наночастицы, а также наностержни гораздо эффективнее перемещаются внутри организма, нежели структуры сферической или дископодобной формы. Опубликованная работа в перспективе поможет создавать более эффективные лекарственные препараты на основе наноструктур для диагностики и лечения раковых опухолей.

Давно известно, что наноструктуры могут использоваться для доставки лекарственных препаратов непосредственно в клетки раковых опухолей. Однако то, насколько они эффективно решают «логистическую» задачу, зависит от множества факторов.

Серьезнее всего на эффективность доставки лекарства к пораженной области влияет форма наноструктуры. Многие научные группы по всему миру стремятся понять, какие формы лучше, правда, исследования эти затруднены тем, что перемещения наноструктур и препаратов чрезвычайно сложно отслеживать в естественных условиях.

Работая в этом направлении, совместная группа ученых из Georgia Tech и Washington University Medical School (США) подготовила золотые наноструктуры, содержащие радиоактивный изотоп Au-198 в их кристаллических решетках.

Наноструктуры примерно одинакового размера (от 50 до 100 нм в поперечнике) были выполнены в четырех различных формах: в виде дисков (двумерных кругов толщиной 7 нм и диаметром 100 нм), стержней (одномерных структур шириной 10 нм и длиной 50 нм), кубических клеток (с длиной ребра около 50 нм и толщиной стенок около 5 нм) и сфер (диаметром порядка 50 нм).

Наноструктуры были введены в организм мышей с раковыми опухолями (во всех случаях речь шла об опухоли молочной железы), а гамма-излучение, индуцированное распадом радиоактивного изотопа золота-198, позволило отследить перемещение отдельных частиц внутри организмов.

Эксперименты подтвердили, что наночастицы различной формы проникают в пораженные области с различной скоростью.

Кроме того, они по-разному распределяются внутри опухолей. В частности, было обнаружено, что

наностержни, в отличие от наноструктур другой формы, накапливаются в опухолях. Наностержни, диаметр которых менее 50 нм, просачиваются через поры в микрокапилярах и таким образом проникают внутрь объема опухоли. Наносферы и нанодиски, напротив, из-за своих крупных размеров накапливались лишь на поверхности опухоли.

Наиболее неожиданным результатом стало то, что кубические наноструктуры, несмотря на свои размеры, также способны накапливаться внутри объема опухоли.

Как считают ученые, это

явление возникает, благодаря их полой структуре и относительно низкой плотности.

Как считают сами ученые,

их работа должна обеспечить создание более эффективных стратегий отображения и лечения раковых опухолей. В ближайшей перспективе ученые планируют сосредоточиться на уменьшении размера наноструктур (чтобы изучить, как они будут вести себя в кровотоке на протяжении более длительных промежутков времени).

Также планируется рассмотреть распространение радиоактивных наноструктур различной формы внутри других опухолей.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале ACS Nano.