Фотоактивируемые нанокомпозитные системы для малоинвазивной терапии глиобластомы под контролем магнитно-резонансной томографии (этап 1, заключительный)

С использованием клинического МРТ-сканера на фантомных моделях в водных средах для серии образцов наночастиц маггемита с диаметром ядра 3.7 - 12 нм продемонстрирована выраженная размерная зависимость Tl и Т2 контрастов. Установлено, что для НЧ маггемита с диаметром ядра 3.7 нм величина Тl-контраста сопоставима с аналогичным параметром для разрешенного к клиническому использованию МРТ контрастного агента на основе гадолиния (гадовист). Впервые продемонстрирована информативность применения спектроскопии магнитного кругового дихроизма (МКД) для анализа размерной зависимости магнитных свойств наноструктурированного оксида железа. Показано, что на основе синтезированных в проекте Ag-In-S2 квантовых точек (AIS КТ) могут быть сформированы водорастворимые нанокомпозиты, в которых достигается двукратное увеличение концентрации синглетного кислорода, продуцируемого фотодинамическим красителем, хлорином еб, за счет эффективного переноса энергии фотовозбуждения в нанокомпозитах. Показано, что инкапсулирование коллоидных наночастиц золота (AuNPs) в полимерные капсулы способно сохранять их активность в качестве нанозима, мимикирующего действие природного фермента - каталазы, которая катализирует разложение перекиси водорода до молекулярного кислорода и воды. Установлено, что полимерные капсулы, содержащие AuNPs и фотодинамический краситель, продемонстрировали значительно более высокую фотоиндуцированную цитотоксичность по сравнению с исходным фотодинамическим красителем в растворе и в составе оболочек капсул, что указывает на синергетический эффект между образованием молекулярного кислорода каталазоподобными золотыми наночастицами (нанозимами) и фотодинамическим действием. Установлено, что под действием электромагнитного излучения видимого диапазона могут происходить: (1) эффективное растворение коллоидных наночастиц магнетита и маггемита с характерными размерами ядер в пределах 3-15 нм, которое сопровождается высвобождением ионов железа; (2) трансформация наночастиц магнетита и маггемита в наночастицы других оксидов железа, предположительно, гематита и гётита. Впервые продемонстрировано, что спектроскопия МКД является мощным инструментом для изучения процессов фоторастворения и фотоокисления наночастиц оксидов железа в режиме реального времени в условиях, близких к биологическим средам. Проведены пилотные исследования фотоиндуцированной цитотоксичности НЧ магнетита и маггемита на клетках глиобластомы. Методом микроспектроскопии комбинационного рассеяния впервые продемонстрировано, что НЧ магнетита и маггемита под действием лазерного излучения с длиной волны 532 нм (эффективно поглощается обоими типами наночастиц оксидов железа) способны индуцировать гибель клеток глиобластомы, предположительно в результате ферроптоза. Выраженное уменьшение интенсивности цитохромных полос (750, 1126, 1313, 1338 и 1585 см-1) в спектрах клеток с маггемитом и магнетитом по сравнению с интенсивностью данных полос в спектре клеток без наночастиц свидетельствует о фотоиндуцированной цитотоксичности наночастиц, предположительно за счет высвобождения ионов железа в результате фоторастворения наночастиц оксида железа и запуска механизма ферроптоза.