В ходе исследований лабораторные мыши получали воду с наночастицами диоксида титана. На пятый день у них появились признаки генетических повреждений. В случае человека аналогичное количество наночастиц диоксида титана накопится в организме в течение 1,6 года при современном их содержании в различной продукции.
Как сообщается в результатах исследования, «полученные данные заставляют задуматься о риске возникновения раковых заболеваний или генетических нарушений в случае регулярного получения организмом большого количества наночастиц диоксида титана, а также о необходимости ограничения использования таких наночастиц в лекарствах, добавках, красителях и т.д.». Ученый отметил: «Сам по себе титан химически инертен. Однако чем меньше частицы, тем больше их суммарная поверхность и вследствие контакта окружения клетки с ней возникает оксидитативный стресс. Вследствие роста применения этих наночастиц повсюду наше исследование поднимает вопрос об их небезопасности».
Производство наночастиц диоксида титана представляет собой целую индустрию. Их создается уже около двух миллионов тонн в год. Они находятся в красках, косметике, витаминах, зубной пасте, пищевых красителях, добавках и сотнях других повседенвыных продуктов. А ведь именно они, утверждает Шистл, могут быть источником определенного количества раковых заболеваний.
В настоящее время группа ученых под руководством Роберта Шистла ведет дальнейшие исследования на лабораторных мышах с целью выявить все аспекты воздействия на организм наночастиц диоксида титана а также найти способы защитить от него человека.
Наночастицы вместо химиотерапии
В очередной раз ученые добились успеха, решая частные аспекты лечения раковых опухолей с помощью наночастиц. Как утверждают ученые из Университета Северной Флориды, работавшие под руководством профессора Х. М. Переса, их новая методика позволяет полностью отказаться от использования химиотерапии.
Х.М. Перес и его коллеги работали с распространенным препаратом таксолом - синтетическим веществом, обладающим митогенными свойствами в отношении лимфоцитов. Этот препарат широко применяется в химиотерапии. Однако, он обладает рядом побочных эффектов, в частности, проходя через тело, он повреждает здоровые ткани.
Ученые создали наночастицы, задачей которых является транспортировка таксола непосредственно к опухолевой ткани. Такого результата удалось добиться, присоединив к наночастицам молекулы производных фолиевой кислоты, которые потребляются раковыми клетками в большом количестве. Помимо этого, наночастицы также несут молекулы флуоресцентной краски и намагниченное ядро оксида железа, что дает возможность легко наблюдать за их перемещениями в организме с помощью оптического или магнитно-резонансного отображения. Таким образом, врачи могут наблюдать за тем, как протекает лечение опухоли.
Частицы могут вовсе не содержать лекарственного препарата и использоваться в качестве контрастивных агентов для диагностики опухоли. Если таковая не будет обнаружена, наночастицы будут без вреда для организма разложены в печени, а оксид железа переработан организмом, как железо, поступающее с пищей. Как заявил профессор Х.М. Перес: «Новаторским в нашей разработке является то, что наши наночастицы могут использоваться как для диагностики, так и для лечения».
Лечение происходит следующим образом. Наночастицы присоединяются к раковым клеткам через рецепторы, затем проникают через клеточную мембрану и выбрасывают находящиеся в ядре оксид железа, флуоресцентную краску и препарат, запуская процесс лечения и делая возможным наблюдение за ним. Использованная в стуктуре оболочки наночастицы фолиевая кислота обеспечивает быстрое и безошибочное присоединение к структуре клетки.
Наноалмазы борются с тяжелыми заболеваниями
Наночастицы, названные учеными наноалмазами, могут использоваться для эффективной транспортировки здоровых генов в больные клетки организма. Это один из перспективных методов борьбы с тяжелыми заболеваниями, включая рак. Согласно результатам исследования японских и американских ученых, наноалмазы менее токсичны для организма, чем углеродные нанотрубки и полностью биосовместимы.
В настоящее время генная терапия считается новаторским направлением, с которым связывают надежды излечения многих тяжелых заболеваний, от врожденных болезней до рака. Суть лечения заключается в помещении здорового генного материала в клетку, которая функционирует ненормально, что оздоравливает клетку и иногда дает ей новые свойства. Однако одним из затруднении на пути развития этого направления медицины является вопрос транспортировки генов к клеткам.
В настоящее время чаще всего применяется метод транспортировки генов с помощью вирусов, поскольку вирусы в ходе эволюции выработали очень эффективные механизмы проникновения в клетку. Однако обратной стороной процесса является возможность развития раковых процессов или даже смерти клетки.
Другой метод доставки основан на применении полимерных оболочек, которые менее опасны, но и гораздо хуже проникают в клетки. Разрешить задачу, по мнению исследователей, помогут наноалмазы, которые легко дисперсируют в воде и так же легко проникают в клетки и, в отличие от других наночастиц, не вызывают раздражений внутри клетки. Ученые покрыли поверхность наноалмазов полиэтиленимином 800 - полимером, который используется при генной терапии. В результате уровень доставки генного материала увеличился в 70 раз по сравнению с результатами доставки при использовании только полиэтиленимина 800. Для фиксации результатов ученые использовали элементы цепочки ДНК, вызывающие флуоресценцию и количество клеток, проявивших свечение, позволило судить об объеме доставленных генов.
В настоящее время команда ученых занимается разработкой многофункциональных наноалмазов, которые могут использоваться для отображения и последующей доставки препарата. Также подготавливается база для проведения клинических испытаний.
Наночастица-охотник убивает колонии бактерий
Когда бактерия эпидермального стафилококка находится на человеческой коже, она не является источником серьезной опасности, но является источником инфекций в больницах, поскольку бактерии образуют колонии на всевозможных устройствах и инструментах, от катетеров до протезов, вводимых в тело больного. Однако ученым удалось решить эту проблему, создав наночастицы, которые проникают в колонию бактерий и разрушают ее.
Попадая внутрь человеческого тела бактерии образуют на поверхности имплантата слизистую пленку, которая защищает их колонию и сопротивляется воздействию антибиотиков. Согласно исследованию журнала Clinical Infectious Diseases, до 2,5% всех бедренных и коленных имплантатов оказываются поражены эпидермальным стафилококком, что зачастую приводит к фатальным последствиям. Колонии бактерий не боятся антибиотиков и единственный способ лечения – удалить имплантат.
К решению проблемы борьбы с этими бактериями подошел доцент Университета Брауна Эрик Тейлор, создавший наночастицу-убийцу, которая проникает через защитную пленку колонии и уничтожает бактерии. Результаты лабораторных тестов показали, что в течение 48 часов после введения в тело больного 10 микрограммов наноагента погибает до 28% бактерий. Повторение этой операции трижды в течение шести дней привело к полной гибели болезнетворной колонии.
Кроме того ученые заметили интересный побочный эффект – магнитные свойства наночастиц стимулируют рост костной ткани на месте импланта, хотя, как заявляет Эрик Тейлор, данные наблюдения нуждаются в подтверждении. Наночастицы, использованные в этом эксперименте, созданы на основе оксида железа и имеют около 8 нм в поперечнике. Учение назвали их суперпарамагнетиками. Оксид железа был взят за основу из-за его магнитных свойств, которые позволяют довести наночастицы до очага поражения с помощью электромагнитного поля и наблюдать за процессом лечения при помощи магнитно-резонансного отображения. Достигнув колонии клеток, наночастицы проникают через созданный колонией биощит. Ученые объясняют это проникновение высоким уровнем магнитного заряда, поскольку в ходе эксперимента позади конечности больно с пораженным имплантатом размещался сильный электромагнит. Затем наночастицы проникают в клетки бактерий и разрушают их.
Как полагают ученые, их разработка может стать очередной вехой в разработке наночастиц, самостоятельно борющихся с различными болезнетворными бактериями.
Нанотехнологии против менингита
Как сообщают исследователи из Сингапура, ими разработан эффективный способ борьбы с лекарственно-устойчивыми бактериями и грибковыми инфекциями. Лекарство создано с использованием нанотехнологий. Пептидные наночастицы, разработанные Сингапурским Институтом Бионижинерии и Нанотехнологий (Institute of Bioengineering and Nanotechnology, IBN) позволяют успешно находить вредоносные бактерии и грибковые культуры, вызывающие опасные для жизни инфекции.
Такие опасные заболевания, как менингит и энцефалит часто приводят к потере слуха, мозговым расстройствам, а в отдельных случаях к смерти заболевшего. Поиски эффективного лекарства от таких заболеваний ведутся уже не одно десятилетие. Созданные учеными пептидные наночастицы способны проникать через клеточные мембраны, что дает им возможность пересекать гематоэнцефалический барьер* между кровью и мозговым веществом и, таким образом, достигать пораженного участка. Такая способность делает их намного перспективней существующих препаратов, поскольку большинство применяемых на сегодняшний день антибиотиков состоят из слишком крупных молекул, которые не могут проникнуть через клеточную мембрану.