Исследование взаимодействия биорастворимых соноактивируемых наноконтейнеров на основе кремния с живымиклетками для применений в биофотонике и терапии

Наномедицина - одна из наиболее динамично развивающихся областей исследований в области нанотехнологий.Инновационные диагностические и терапевтические методы, которые могут быть достигнуты с использованиемнаночастиц, подняли доставку лекарств на новый и значительно более высокий уровень. Использование наноматериаловдля медицинских целей в настоящее время находится в центре внимания. В частности, было показано, что различныетвердотельные и полимерные наночастицы могут использоваться в качестве эффективных наноконтейнеров длядоставки лекарств, в том числе для борьбы с раком. Однако, опосредованная доставка с помощью наноконтейнеровможет изменить пути интернализации лекарственного средства и метаболизм, поэтому очень важно выяснить механизмыдоставки лекарств с использованием наночастиц, для их будущих клинических применений. Также остро стоит вопрос и отоксичности наноматериалов – поскольку важно не только оказать необходимое терапевтическое воздействие, но и ненанести организму пролонгированных токсических эффектов. В идеале, контейнер для доставки лекарств на основенаночастиц должен быть нетоксичным, биорастворимым без образований токсичных продуктов деградации, идоставлять/выпускать лекарство в локализованной области организма, нуждающейся в терапевтическом воздействии.Среди твердотельных материалов особый интерес в наномедицине сейчас уделяется наночастицам на основе кремния.Этот материал показал себя не только биосовместимым, но и биодеградируемым. При этом продуктом растворениякремниевых наночастиц является нетоксичная и легко усваиваемая организмом кремниевая кислота. Одним из простых иэффективных методов получения наночастиц кремния является измельчение пленок пористого кремния донаноразмеров. Доказано, что такие наночастицы могут использоваться как эффективные наноконтейнеры для доставкилекарств. Ранее в моей магистерской работе было показано, что такие частицы является соносенсибилизаторами – тоесть в их присутствии наблюдаются эффекты локального увеличения температуры и понижения порогов акустическойкавитации при воздействии ультразвуковым полем терапевтических частот и интенсивностей.Настоящий проект направлен на разработку управляемых систем адресной доставки противораковых препаратов,представляющих из себя наноконтейнеры на основе пористых кремниевых наночастиц (КНЧ), с порами, загруженнымипротивораковыми препаратами (доксорубицин, паклитаксел). По изменениям спектров фотолюминесценции (ФЛ) икомбинационного рассеяния света (КРС) наночастиц-контейнеров станет возможным наблюдать процессы ихвзаимодействия с живыми клетками - рассчитывать количество находящегося в их порах лекарства и стадиюбиодеградации самих наноконтейнеров в живых клетках. Наноконтейнеры будут иметь размер около 100 нм и пористуюструктуру с размерами пор около 10 нм, что обеспечит эффективную загрузку лекарственными препаратами. Адресноенакопление контейнеров будет обеспечено покрытием их поверхности полиэтиленгликолем (ПЭГ) и векторнымимолекулами (антителами): покрытие ПЭГ-ом будет способствовать большему времени циркуляции наночастиц в крови(около 8 часов), а антитела - селективности накопления в раковых клетках. Активация КНЧ терапевтическим ультразвуком(частоты 1-3 МГц) низких интенсивностей (менее 0.5 Вт/см2) будет использоваться для управляемого выхода лекарстваиз пор наночастиц непосредственно внутри раковых клеток. Это приведет к достижению локализованной высокойконцентрации препарата за короткое время, что позволит достигать заданной концентрации лекарства с высокойточностью.Данная задача является новой, поскольку впервые планируется совместить сразу несколько подходов к усилениютерапии в одной наночастице, что, как предполагается, позволить достичь требуемых результатов: наночастицы будутбиосовместимыми, би-одеградируемыми, обладать эффективной фотолюминесценцией, переносить гидрофильные либогидрофобные лекарства, выделять лекарство в локализированной области непосредственно под действиемнизкоинтенсивного терапевтического ультразвука.