«Чтобы разработать наномедицины следующего поколения с превосходными противораковыми свойствами, мы должны понимать корреляцию между их физико-химическими свойствами, в частности размером частиц, и их взаимодействием с биологическими системами», — объясняет Цзяньцзюнь Ченг, доцент кафедры материаловедения и инженерии. в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. В недавнем исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, Ченг и его сотрудники систематически оценивали зависящие от размера биологические профили трех монодисперсных наноконъюгатов лекарственное средство-диоксид кремния при 20, 50 и 200 нм.«В последнее время в этой области произошел серьезный толчок к уменьшению размера наночастиц с помощью новейших химических и инженерных разработок», — добавил Ченг. «В то время как размеры большинства одобренных в настоящее время противораковых наномедицинских препаратов находятся в диапазоне от 100 до 200 нм, недавние исследования показали, что противораковые наномедицины с меньшими размерами — в частности, 50 нм или меньше — демонстрируют улучшенные характеристики in vivo, такие как большее проникновение в ткани и усиленное подавление опухоли ».«За последние 2-3 десятилетия был достигнут консенсус в отношении того, что размер частиц играет ключевую роль в определении их биораспределения, проникновения в опухоль, интернализации клеток, выведения из плазмы и тканей крови, а также выведения из организма — все это влияют на общую терапевтическую эффективность против рака », — заявил Ли Тан, первый автор этой статьи PNAS. «Наши исследования демонстрируют четкие доказательства того, что существует оптимальный размер частиц для противораковых наномедицинских препаратов, обеспечивающий максимальное удержание опухоли.
Среди трех исследованных наноконъюгатов размер частиц 50 нм обеспечивал оптимальную комбинацию глубокого проникновения в опухолевую ткань, эффективной интернализации раковых клеток, а также медленного очищения опухоли, демонстрируя наивысшую эффективность против как первичных, так и метастатических опухолей in vivo.Чтобы глубже понять зависимость наномедицинских препаратов от размера в накоплении и удержании опухоли, исследователи разработали математическую модель пространственно-временного распределения наночастиц в сферически-симметричной опухоли. «Полученные результаты чрезвычайно важны для направления будущих исследований по разработке новых наномедицинских препаратов для лечения рака», — отметил Ченг. Кроме того, новая наномедицина, разработанная исследователями из Иллинойса — с точно спроектированными размерами в оптимальном диапазоне размеров — эффективно подавила рак груди у человека и предотвратила метастазирование у животных, показав перспективу для лечения различных видов рака у людей.
Ченг, научный сотрудник Уиллеттского факультета в Иллинойсе, работает с отделениями биоинженерии и химии, Институтом передовых наук и технологий Бекмана, Лабораторией микро- и нанотехнологий, Институтом геномной биологии, Лабораторией исследования материалов Фредерика Зейтца и Университетом. онкологического центра Иллинойса.Тан, получивший докторскую степень в Университете Иллинойса вместе с Цзянджун Ченг, в настоящее время является научным сотрудником CRI Irvington в Массачусетском технологическом институте.
Соавторами и соавторами статьи в Иллинойсе являются Тимоти Фан, доцент кафедры ветеринарной клинической медицины; Эндрю Фергюсон, доцент кафедры материаловедения и инженерии; и Уильям Хелферих, профессор пищевых наук и питания человека.