«Мы очень рады возможности клинической практики использования наших наночастиц с улучшенным красным излучением в сочетании с одобренной FDA фотодинамической лекарственной терапией для уничтожения злокачественных клеток в более глубоких опухолях», — сказал доктор. Хан, ведущий автор исследования и доцент кафедры биохимии и молекулярной фармакологии UMMS. "Мы смогли сделать это с помощью биосовместимого маломощного, глубоко проникающего в ткани света ближнего инфракрасного диапазона 980 нм."
При фотодинамической терапии, также известной как ФДТ, пациенту вводят нетоксичный светочувствительный препарат, который поглощается всеми клетками организма, в том числе злокачественными.
Красные лазерные лучи, специально настроенные на молекулы лекарства, затем выборочно включаются на область опухоли. Когда красный свет взаимодействует со светочувствительным лекарством, он производит высокореактивную форму кислорода (синглетный кислород), которая убивает злокачественные раковые клетки, оставляя большинство соседних клеток невредимыми.
Однако из-за ограниченной способности красного света проникать в ткань современные фотодинамические методы лечения используются только при раке кожи или поражениях в очень мелких тканях. Способность проникать в более глубокие раковые клетки может расширить использование фотодинамической терапии.
В исследовании, опубликованном в Интернете журналом ACS Nano Американского химического общества, Хан и его коллеги описывают новую стратегию, в которой используется новый класс повышающих преобразований наночастиц (UCNP) размером в одну миллиардную метра, которые могут действовать как своего рода релейной станции. Эти UCNP вводятся вместе с фотодинамическим препаратом и преобразуют глубоко проникающий ближний инфракрасный свет в видимый красный свет, который необходим в фотодинамической терапии для активации лекарства, убивающего рак.
Чтобы достичь этого преобразования света, Хан и его коллеги разработали UCNP, чтобы иметь лучшую эмиссию в красной части спектра, покрывая наночастицы фторидом кальция и увеличивая легирование наночастиц иттербием.
В своих экспериментах исследователи использовали недорогой, одобренный FDA фотосенсибилизатор аминолевулиновую кислоту и объединили его с разработанными ими UCNP с усиленной красной эмиссией. Затем на место расположения опухоли включили ближний инфракрасный свет.
Хан и его коллеги показали, что UCNP успешно преобразовали ближний инфракрасный свет в красный свет и активировали фотодинамический препарат на более глубоких уровнях, чем в настоящее время могут быть достигнуты с помощью методов фотодинамической терапии. Комбинированная терапия, проводимая как in vitro, так и на животных моделях, показала улучшенное разрушение раковой опухоли с использованием более низкой мощности лазера.
Юн Чжан, доктор философии, профессор Национального университета Сингапура и лидер в разработке и применении наночастиц с повышающим преобразованием, который не участвовал в исследовании, сказал, что, успешно разработав усиленные красные выбросы в этих наночастицах, исследовательская группа создала самая глубокая фотодинамическая терапия с использованием препарата, одобренного FDA.
«Эта терапия имеет большие перспективы в качестве неинвазивного средства для уничтожения злокачественных опухолей, глубина которых превышает 1 см — например, рака груди, рака легких и рака толстой кишки — без побочных эффектов химиотерапии», — сказал Чжан.
Хан сказал: «Этот подход представляет собой захватывающую новую разработку для лечения рака, которая одновременно эффективна и нетоксична, а также открывает новые возможности для использования наночастиц с усиленным красным излучением в других фотонных и биофотонных приложениях."