Ученые из Института электрофизики Уральского отделения РАН получили наночастицы, которые подавляют рост раковых клеток, не затрагивая здоровые, а также эффективно борются с окислительными процессами, приводящими к повреждению мембран и ДНК. Разработка, которая потенциально может использоваться в составе противоопухолевых препаратов, описана в статье, опубликованной в журнале Ceramics International.
Наночастицы оксида железа перспективны для использования в медицине и фармацевтике. Так, на их основе разрабатывают системы доставки лекарств, перемещением которых можно управлять с помощью магнита. Кроме того, они подавляют рост болезнетворных бактерий, в том числе устойчивых к антибиотикам.
Ученые из Института электрофизики Уральского отделения РАН ранее предложили получать наночастицы оксида железа радиационно-химическим методом. Он заключается в том, что раствор с железосодержащими веществами-предшественниками облучают пучком электронов, под действием которых образуется нерастворимый оксид железа. Затем наночастицы обрабатывают при высоких температурах (отжигают), причем их физические свойства оказываются разными в зависимости от поглощенной дозы электронного пучка, температуры отжига и вещества-предшественника. Но как условия синтеза влияют на характеристики частиц, особенно важные в медицине, оставалось не до конца понятным.
В новой работе авторы совместно с коллегами из других учреждений синтезировали радиационно-химическим методом наночастицы оксида железа из двух соединений-предшественников — нитрата и сульфата железа. Затем их отжигали при разных температурах. Исследователи проверили действие наночастиц в разной концентрации на клетках рака шейки матки и фибробластах — клетках соединительной ткани. Оказалось, что наночастицы, синтезированные из сульфата железа и обработанные при температуре 400°C, приводят к гибели 94% клеток рака шейки матки. При этом в отношении фибробластов такого эффекта не наблюдалось — их жизнеспособность уменьшилась на 12-28% в зависимости от числа нанесенных на клетки частиц.
Наименее токсичными в отношении обоих исследованных типов клеток оказались наночастицы, которые отжигали при 300°C: в самой низкой концентрации они почти не снижали жизнеспособность клеток, а в самой высокой — уменьшали ее на 29%. Чтобы проверить антиоксидантные свойства наночастиц, авторы искусственно смоделировали в культурах клеток окислительный стресс, добавив к ним перекись водорода. Эта молекула вырабатывается при избыточном окислении и повреждает мембраны, ДНК и другие клеточные структуры. Эксперименты показали, что наночастицы, полученные из сульфата железа и обработанные при 400°C, лучше всего защищают клетки от окислительных процессов, уменьшая количество перекиси на 65%.
Такие наночастицы сочетают в себе антиоксидантную активность, высокую токсичность в отношении раковых клеток и низкую — в отношении здоровых, поэтому потенциально могут использоваться для разработки новых противоопухолевых препаратов. Ученые планируют продолжать исследования физико-химических и биологических свойств наночастиц оксидов железа, в том числе покрытых нанослоем серебра.
