Фототермическая терапия рака с использованием наночастиц типа «ядро—оболочка»: перспективы скорого клинического применения

Большой интерес к нанонауке во многом связан с перспективами применения наноматериалов для диагностики и лечения рака. Благодаря выраженным резонансным свойствам поглощения и рассеяния света, зависящим от формы частиц, наночастицы благородных металлов открывают новые возможности для лечения с помощью света. В последние годы наночастицы с диэлектрическим ядром и золотой оболочкой, имеющие сферическую форму, сыграли центральную роль в развитии фототермической терапии и диагностики рака. Изменяя форму наночастиц, исследователи могут настраивать их оптический резонанс на любую интересующую длину волны. В ближнем инфракрасном диапазоне, непосредственно за пределами видимой части спектра, кровь и ткани наиболее прозрачны для излучения. Если настроить резонанс наночастиц на эту область спектра, они могут служить контрастными агентами для диагностической визуализации опухолей. При облучении наночастицы становятся источниками тепла на наноуровне, вызывая фототермическую гибель клеток и регрессию опухоли. По мере перехода диагностики и терапии на основе таких наночастиц от лабораторных исследований к клиническим испытаниям в настоящем обзоре анализируются многообещающие достижения этого подхода с учётом сложностей, связанных с лечением рака. В более широком смысле эти материалы служат наглядным примером перспективного применения нанохимии для решения медицинской задачи. Мы описываем свойства наночастиц, важные для их получения и применения в диагностике и лечении рака. Для пассивного накопления наночастиц в опухолях и адресного воздействия на определённые типы клеток с помощью биоконъюгации необходима специальная химическая модификация поверхности. Мы также описываем повышение температуры при фототермическом воздействии на тканевые фантомы — модели биологических тканей — и точность расчётов этого эффекта на основе анализа теплопереноса. Фототермическая терапия с использованием наночастиц показала многообещающие результаты в нескольких моделях опухолей человека на животных; мы приводим данные о дозах наночастиц, температурном ответе и исходах лечения опухолей в этих экспериментах. Иммунные наночастицы с золотой оболочкой позволили объединить усиление контрастности при инфракрасной диагностической визуализации и фототермическую терапию в одной процедуре. Наконец, мы рассматриваем новую стратегию доставки наночастиц по принципу «троянского коня», позволяющую преодолеть трудности доступа к гипоксическим участкам опухоли, где кровоток минимален или отсутствует. Способность выживать в условиях гипоксии способствует отбору агрессивных клеток, которые, вероятно, служат источником рецидивов и метастазов. Лечение этих участков крайне затруднительно. В завершение мы оцениваем дальнейшие задачи, которые предстоит решить для внедрения фототермической терапии рака с использованием наночастиц в клиническую практику.