Введение к работе
Актуальность проблемы. Важнейшей задачей молекулярной биофизики и фармации является поиск новых эффективных лекарственных препаратов комбинированного действия, содержащих в своем составе фрагменты c различными видами терапевтической и биологической активности. В настоящее время особую значимость приобретают исследования молекулярных механизмов адресной доставки лекарств, позволяющих добиться повышения эффективности лечения с использованием уже существующих средств в клинической терапии. Одним из наиболее используемых методов лечения опухоли является лучевая терапия, вызывающая дегенерацию опухолевой ткани или подавление роста злокачественных клеток. Однако применение ионизирующих излучений может привести к негативным побочным воздействиям на здоровые ткани и системы органов человека в виде локальных и отдаленных последствий. Есть основания полагать, что применение нейтрон-захватывающей терапии (НЗТ) позволит решить многие проблемы клинической радиотерапии и повысит процент выживаемости онкологических больных.
Гадолиний-157 обладает высоким градиентом накопления вещества в опухоли и максимальным сечением захвата тепловых нейтронов - 255 000 барн. Но непосредственное применение гадолинийсодержащих фармацевтических препаратов в НЗТ затруднено из-за высокой токсичности ионов гадолиния и значительности воздействия вторичного у-излучения на здоровые ткани, окружающие опухоль.
Идеи применения магнитных наночастиц для повышения клинической эффективности лекарств основаны на том, что вещества, созданные с помощью нанотехнологических подходов, отличаются по своим физико- химическим свойствам от соединений, полученных в традиционной лекарственной форме. Магнитные наночастицы можно позиционировать с помощью магнитного поля, а также бесконтактно управлять их перемещением в органах и тканях за счет воздействия внешнего магнитного поля. Клетки транспортируют магнитные наночастицы в «мишени», а магнитное поле дополнительно фокусирует и локализует зону терапевтического воздействия.
До настоящего времени остаются недостаточно изученными модельные системы, имитирующие адресную доставку ионов гадолиния в очаг поражения при злокачественных новообразованиях. Не исследованы особенности процесса формирования комплексов гадолиния с холестерической жидкокристаллической дисперсией (ХЖКД) ДНК и возможности адресной транспортировки ионов гадолиния с помощью магнитных наночастиц и макрофагов в злокачественные опухоли.
Цель настоящей работы состояла в создании методов получения и исследования свойств наночастиц - носителей ионов Gd как агентов адресной доставки противоопухолевых средств.
Задачи исследования:
-
Разработать модельные системы, имитирующие адресную доставку гадолиния в составе частиц ХЖКД комплекса [ДНК-Gd] к клеткам мишени.
-
Показать принципиальную возможность использования частиц ХЖКД [ДНК-Gd] для НЗТ в качестве системы адресной доставки 157Gd в опухоль.
-
Разработать способ получения стандартного образца частиц ХЖКД [ДНК-Gd] и обосновать методы оценки качества получаемой системы.
-
Предложить и обосновать возможный механизм появления новых свойств полученных частиц ХЖКД [ДНК-Gd].
Научная новизна. Разработан способ получения ХЖКД ДНК с заданными характеристиками. Впервые получены наноскопические частицы ХЖКД ДНК, содержащие ионы редкоземельных элементов. Стратегия данного подхода принципиально отличается от классических способов создания подобных препаратов (на основе гадопентетовой кислоты и наночастиц на основе хитозана и др.). Частицы ХЖКД комплекса [ДНК-Gd] сохраняют свои свойства в течение длительного времени (более 200 суток).
В результате выполнения данной работы был разработан новый стабильный биоматериал. Комбинация размера наночастиц при максимально известной на сегодняшний день локальной концентрации гадолиния в частицах (400 мг/мл) и их стабильности открывает путь к практическому применению этого нового биоматериала в качестве основы для Gd-НЗТ.
Научная и практическая значимость работы. Получен достаточно стабильный, не обладающий цитотоксичностью, комплекс [ДНК-Gd] с максимальной локальной концентрацией гадолиния. Свойства этого комплекса заметно отличаются от свойств классических холестериков ДНК. Локальная концентрация гадолиния в частице может достигать 400 мг/мл (т.е. до 30% от массы частицы), что делает ее уникальной по сравнению с существующими на сегодняшний день препаратами. Жидкокристаллические свойства наночастиц комплекса дают возможность доставлять гадолиний в ткань опухоли, а их магнитные свойства позволяют осуществлять активную диффузию Gd и удерживать его необходимое время с помощью сильного магнитного поля. Вследствие высокой локальной концентрации гадолиния его воздействие происходит точечно (радиус воздействия ~100 мкм вокруг частицы), что максимально сохраняет здоровые ткани организма.
Концентрация гадолиния легко контролируется простыми оптическими методами. Эффективность применения данной наносистемы адресной доставки лекарственного вещества заметно превосходит эффективность препаратов с 10B и других препаратов на основе гадолиния.
Положения, выносимые на защиту:
-
-
Способ получения наночастиц ХЖКД комплекса [ДНК-Gd] на основе молекул нуклеиновых кислот и ионов гадолиния Gd , связанного в составе частиц с заданными стабильными физико-химическими свойствами.
-
Стандартизация и контроль качества комплекса ХЖКД [ДНК-Gd] с помощью оптических методов.
-
Обоснование возможности использования комплекса ХЖКД [ДНК- Gd] в качестве инструмента для НЗТ как системы адресной доставки гадолиния в ткань опухоли.
4. Возможность адресной доставки комплекса ХЖКД [ДНК-Gd], используя магнитное поле или клетки-переносчики.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых (Пущино, 2005); II-ом Евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика - 2005» (Москва, 2005); 4-ой Всероссийской с международным участием научно-методической конференции «Фармобразование - 2010. Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Поиск новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе в журналах, входящих в список ВАК РФ, - 7.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста и состоит из Перечня использованных сокращений, Введения, трех глав (Обзора литературы, Экспериментальной части и Обсуждения результатов), Заключения, Выводов, Списка литературы (244 источника). Иллюстрационный материал включает 20 рисунков, 6 таблиц и одну блок-схему.
Похожие диссертации на Cоздание металлорганических магнитных наночастиц как потенциальных агентов адресной доставки противоопухолевых средств и исследование их физико-химических свойств
-
