НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОЕКТНАЯ ПРОГРАММА "БОЛЬШИЕ ВЫЗОВЫ"
"Умные" нанотранспортеры для терапевтических молекул
Наши партнеры
Часть исследования выполнена при поддержке совместного гранта Российского научного фонда (№ 24-24-20105, https://rscf.ru/project/24-24-20105/) и Правительства Новосибирской области (соглашение № р-97).
О проекте
Аннотация
Работа посвящена разработке и анализу биосовместимых наноносителей для терапевтических соединений. В рамках проекта синтезированы наночастицы карбоната кальция, диоксида кремния и смешанного оксида железа размером 220 ± 10, 120 ± 10 и 95 ± 8 нм соответственно, определен профиль высвобождения терапевтических молекул из состава комплекса с наноматериалами в зависимости от рН и ионной силы раствора, показана сохранность гибридизационных свойств ковалентно-иммобилизованного олигонуклеотида, оценена цитотоксичность методом МТТ-тестов.
Онкологические заболевания остаются одной из главных причин смертности во многих странах мира, несмотря на значительные достижения медицины в диагностике и лечении онкологии. Существует множество способов лечения этих заболеваний: химиотерапия, лучевая терапия, таргетная терапия. Терапевтические молекулы воздействуют на опухоль и уничтожают или повреждают раковые клетки, тем самым снижая рост новообразования. Однако помимо прямого воздействия и достаточно эффективного лечения имеется ряд недостатков, таких как: токсичность, низкая избирательность и недостаточная физиологическая стабильность. В настоящее время большая часть лекарственных препаратов не обладает адресностью и распределяется по всему телу, попадая преимущественно в клетки макрофагов печени и селезенки. Решением этой проблемы может стать применение наноносителей, чувствительных к микроокружению опухолевого очага.
Применяемый метод синтеза наночастиц позволяет получить материал меньшего размера, чем существующие аналоги.
Этапы работы
Синтез выбранных наночастиц
Синтез наночастиц Fe3O4@SiO2, SiO2, CaCO3
Функционализация и модификация наночастиц
Функционализация НЧ с помощью TEOS и APTES, ПЭИ
Анализ полученных комплексов
Определение профиля высвобождения терапевтических молекул из состава комплекса с наноматериалами в зависимости от рН и ионной силы раствора. Подтверждение сохранности гибридизационных свойств ковалентно-иммобилизованного олигонуклеотида
MTT тесты
Исследование цитотоксичности полученных наноматериалов
Синтез, функционализация и модификация наночастиц
Выбор наночастиц
Наночастицы были подобраны исходя из следующих параметров: биосовместимость и биоразлагаемость, увеличенное время полувыведения и возможность адресной доставки лекарственной молекулы.
Адресную доставку возможно осуществлять различными способами. В рамках работы рассмотрена возможность магнитной и pH-чувствительной доставки (за счет особенностей микроокружения опухоли).
Адресную доставку возможно осуществлять различными способами. В рамках работы рассмотрена возможность магнитной и pH-чувствительной доставки (за счет особенностей микроокружения опухоли).
Fe3O4@SiO2 - SEM (сканирующая электронная микроскопия)
Синтез магнитных наночастиц
SiO2 - SEM (сканирующая электронная микроскопия).
Синтез наночастиц диоксида кремния
CaCO3 - SEM (сканирующая электронная микроскопия)
Синтез наночастиц карбоната кальция
Функционализация и модификация наночастиц
Модификация наночастиц осуществлялась ковалентным и нековалентным путем.
Ковалентно, к магнитным НЧ и частицам диоксида кремния присоединялись олигонуклеотиды (схема справа).
Нековалентно частицам присоединялись антибиотик доксорубицин и олигонуклеотиды.
Ковалентно, к магнитным НЧ и частицам диоксида кремния присоединялись олигонуклеотиды (схема справа).
Нековалентно частицам присоединялись антибиотик доксорубицин и олигонуклеотиды.
Анализ полученных наночастиц
Исследование гибридизационной способности НЧ-ON
1
2
3
1 - контроль
2 - супернатант после МНЧ@ON1
3 - супернатант после SiНЧ@ON1
2 - супернатант после МНЧ@ON1
3 - супернатант после SiНЧ@ON1
0.1% Tween-20
На электрофореграмме можно заметить, что флуоресценция для растворов МНЧ, SiНЧ с олигонуклеотидом снизилась относительно контроля, в котором находился чистый олигонуклеотид, комплементарный олигонуклеотиду на наночастицах.
MTT-тесты
Для оценки метаболической активности опухолевых клеток после добавления наночастиц был проведён МТТ-тест.
Цитотоксичность исследовали на клеточной линии колоректального рака. К клеткам добавляли наночастицы SiO2, Fe3O4@SiO2, CaCO3 с доксорубицином и без него, а также доксорубицин, обработку проводили в течение 24 ч. В качестве контроля использовали клетки, инкубированные со средой.
Процент выживших клеток рассчитывали по полученной оптической плотности в процентах от контрольных значений.
Цитотоксичность исследовали на клеточной линии колоректального рака. К клеткам добавляли наночастицы SiO2, Fe3O4@SiO2, CaCO3 с доксорубицином и без него, а также доксорубицин, обработку проводили в течение 24 ч. В качестве контроля использовали клетки, инкубированные со средой.
Процент выживших клеток рассчитывали по полученной оптической плотности в процентах от контрольных значений.
Зависимость выживаемости от концентрации антибиотика
Зависимость выживаемости от концентрации частиц
Научные руководители
- Попова Виктория КонстантиновнаИХБФМ СО РАН, к.х.н.
- Булгакова Анастасия ЕвгеньевнаИХБФМ СО РАН
- Гуляева Оксана АндреевнаИХБФМ СО РАН
- Дюдеева Евгения СергеевнаИХБФМ СО РАН, к.х.н.
- Дмитриенко Елена ВладимировнаИХБФМ СО РАН, к.х.н.
- Каракчиева Анастасия ОлеговнаСтажер
Химический факультет МГУ
Наша команда
- Клементьев Пётр
- Аникеев Сергей
- Петросянц Диана
- Круглова Диана
- Шомина Вероника
- Пак Виктория