Наночастицы золота в химиотерапии и лучевой терапии - это использование коллоидного золота в терапевтических целях, часто при раке или артрите . Технология золотых наночастиц открывает многообещающие перспективы в области лечения рака. Некоторые из свойств, которыми обладают наночастицы золота, такие как небольшой размер, нетоксичность и неиммуногенность, делают эти молекулы полезными кандидатами для систем адресной доставки лекарств. С векторами доставки, направленными на опухольстановясь меньше, способность обходить естественные преграды и препятствия тела становится более вероятной. Для повышения специфичности и вероятности доставки лекарственного средства на частицы могут быть привиты опухолеспецифические лиганды вместе с молекулами химиотерапевтического лекарственного средства, чтобы позволить этим молекулам циркулировать по опухоли без перераспределения в организме.
Физические свойства
Размер
Наночастицы золота различаются по размеру в зависимости от того, для какой терапии они используются. В фототермической терапии рака в каждом тесте используется множество молекул наночастиц золота, и все они должны быть одинакового размера. Диаметр наночастиц, включая покрытие PEG, составлял ~ 130 нм. [1] Наночастицы золота, которые действуют как системы доставки лекарств в сочетании с химиотерапевтическими препаратами, обычно имеют размер от 10 до 100 нм. [2]
Площадь поверхности играет очень важную роль в доставке лекарств, и на 1 мг золота по мере уменьшения диаметра площади поверхности, необходимые для транспортировки лекарств, увеличиваются до точки, где один объем 1 мл сферических наночастиц золота 1,8 нм имеет такую же площадь поверхности, как и клетка Телефон. [3]
Векторизация лекарств требует большей специфичности и синтезируется в рамках однозначных измерений в диапазоне от 3 до 7 нм. [ необходима цитата ]
Антибактериальные методы лечения - это тестирование разных размеров на определение целевых типов клеток; 10, 20 и 40 нм. [4]
Цвет
Благодаря способности настраивать размер и поглощение AuNP, эти молекулы могут различаться по цвету, который они излучают. Цвета растворов AuNP обычно варьируются от ярко-красного до бледно-голубого. Эти цвета играют важную роль в синтезе AuNP как индикаторы восстановления . [5] Цвет AuNPs может быть изменен путем приложения давления, которое окрашивает наночастицы в красный цвет. [6]
Синтез
Для получения дополнительной информации о синтезе AuNP для использования в медицине см. Коллоидное золото.
Другой синтез может включать нацеливание на тип клеток . Опухоль состоит из множества типов клеток, поэтому нацеливание на один тип клеток неэффективно и потенциально опасно. В лучшем случае этот тип нацеливания окажет лишь незначительное влияние на уничтожение опухоли. Опухоли постоянно меняются, поэтому целевое определение фенотипа становится бесполезным. Сохраняются две основные проблемы: как добраться до цели и как уничтожить множество клеток. [ требуется медицинская цитата ]
Лечение
Фототермическая терапия рака
Прямой метод доступа к опухолевым клеткам и их уничтожения может осуществляться с помощью фототермической терапии рака или фотодинамической терапии (ФДТ). Эта процедура известна для лечения небольших опухолей, к которым трудно получить доступ, и позволяет избежать недостатков (побочных эффектов) традиционных методов, включая ненужное разрушение здоровых тканей. [7] Клетки разрушаются под воздействием света, разрывая мембраны, вызывая высвобождение пищеварительных ферментов. AuNP имеют высокое сечение поглощения, требующее лишь минимального расхода энергии облучения . Было показано, что клетки карциномы молочной железы человека, введенные in vitro с металлическими наночастицами, увеличивают заболеваемость при воздействии ближнего инфракрасного излучения (NIR) . [7] Кратковременное воздействие ближнего инфракрасного излучения in vivo (4–6 минут) имело такой же эффект. Хирш и др. Наблюдали, что чрезмерное нагревание опухолей может вызвать необратимое повреждение тканей, включая коагуляцию , сокращение клеток и потерю ядерного напряжения. Результаты их нанооболочек in vivo терапии мышей показали проникновение в опухоль ~ 5 мм. Металлические частицы были настроены на высокое поглощение и рассеяние , что привело к эффективному преобразованию света в тепло, покрывающего большую площадь поверхности. [8] Группа Эль-Сайеда изучала эффекты AuNP in vitro и in vivo. Они определили, что длины волн ближнего ИК-диапазона были преобразованы в тепло в пикосекундной шкале времени, что позволило короткое воздействие непрерывного излучения для минимизации возможного воздействия на здоровые клетки. In vitro фототермическая терапия использовалась в линиях эпителиальных клеток полости рта (HSC 313 и HOC 3 Clone 8) и одной линии доброкачественных эпителиальных клеток (HaCaT). Эль-Сайед и др. Обнаружили, что злокачественные клетки, которые подверглись инкубации в AuNP, конъюгированных с рецептором антиэпителиального фактора роста (EGFR), требовали вдвое меньше энергии для разрушения клетки, чем доброкачественная клетка. Их материал включал покрытые золотом нанооболочки из диоксида кремния, которые могли избирательно поглощать БИК-волны. Частицы настраивали путем изменения толщины оболочки из золота и изменения размера ядра кремнезема. При воздействии NIR на эти частицы эффективность Au измеряли по снижению EFGR в клетках плоскоклеточной карциномы полости рта. [8] Существуют различные биотехнологические достижения в области доставки лекарств in vivo. Чтобы эффективно воздействовать на злокачественные клетки, AuNP конъюгировали полиэтиленгликолем - процесс, известный как ПЭГилирование . Это маскирует инородные частицы от иммунной системы, так что они достигают места назначения и увеличивает время циркуляции в системе. Конъюгация антител выстилает поверхность наночастицы клеточными маркерами, чтобы ограничить распространение только на злокачественные клетки. [8] Тестирование in vivo на мышах, у которых развились опухолевые клетки карциномы толстой кишки мыши. Им вводили раствор AuNP, которому давали возможность распространиться через 6 часов. Окружающие клетки протирали ПЭГ и подвергали лазерной обработке для обнаружения аномального нагрева, указывающего на области, где могли собраться нанооболочки Au. Область инъекции также промывалась тампоном ПЭГ для максимального проникновения света. [8]
Несмотря на бесспорный успех золотых наностержней или нанооболочек в качестве фототермических агентов в доклинических исследованиях , они еще не получили одобрения для клинического использования, поскольку их размер превышает порог почечной экскреции . [9] В 2019 году было сообщено о первой поглощающей инфракрасное излучение плазмонной ультрамалой-в-нано архитектуре, которая совместно сочетает в себе: (i) эффективное фототермическое преобразование, подходящее для нескольких процедур гипертермии , и (ii) почечную экскрецию строительных блоков после терапевтическое действие. [10]
Радиочастотная терапия
Процедуры рентгеновской радиографии включают диагностику раковых клеток посредством получения изображения. [11] Эти методы основаны на поглощении рентгеновских лучей обнаженной тканью, чтобы улучшить качество изображения. При определенных радиологических процедурах, таких как радиочастотная терапия, контрастное вещество вводится в пораженную раковую ткань, что приводит к увеличению ослабления рентгеновского излучения. [ требуется медицинская цитата ]
Лечение с помощью радиочастотной терапии включает разрушение опухолевых клеток раковой ткани за счет дифференциального нагрева раковой ткани с помощью радиочастотной диатермии. [12] Этот дифференциальный нагрев является результатом притока крови к телу, отводящего тепло и охлаждения нагретой ткани.
Наночастицы золота отлично поглощают рентгеновские лучи благодаря высокому атомному номеру 197 Au. Это позволяет увеличить массу элемента, обеспечивая большую площадь поглощения рентгеновских лучей. Действуя в качестве контрастного агента и вводя его в раковые опухолевые клетки, он может привести к облучению более высокой дозы раковой ткани во время лучевой терапии. [13] Кроме того, наночастицы золота более эффективно удаляются из клеток здоровой ткани по сравнению с раковыми клетками, что делает их многообещающими радиосенсибилизаторами [14]
Ангиогенез терапия
Ангиогенез - это процесс, включающий образование новых кровеносных сосудов из уже существующих сосудов. Он включает в себя деградацию внеклеточного матрикса , активацию , миграцию, пролиферацию и дифференцировку эндотелиальных клеток в сосуды. Считается, что он играет большую роль в росте и распространении раковых клеток. [15]
Процесс ангиогенеза включает использование как промоторов, так и ингибиторов , балансируя процесс за счет формирования новых кровеносных сосудов только тогда, когда это необходимо. Примеры промоторов включают фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и фактор роста фибробластов (FGF). Примеры ингибиторов включают рецептор 1 фактора роста эндотелия сосудов и т. Д.
Прогрессирование опухоли происходит в результате перехода опухоли из спящей стадии пролиферации в активную стадию в результате поступления кислорода и питательных веществ. Эта активная стадия приводит к состоянию клеточной гипоксии, которая вызывает повышенную регуляцию белков проангиогенеза, таких как VEGF. Это приводит к распространению воспалительных белков и раковых клеток по вновь созданным кровеносным сосудам. [16]
AuNP обладают способностью ингибировать ангиогенез путем непосредственной координации с факторами роста, связывающими гепарин. Они ингибируют фосфорилирование белков, ответственных за ангиогенез, в зависимости от дозы. При концентрациях 335-670 нМ наблюдалось почти полное ингибирование фосфорилирования. [7] Было обнаружено, что вследствие ангиогенеза ревматоидный артрит развивается из-за большей способности распространять воспалительные белки. За счет ингибирования ангиогенеза преобладает уменьшение ревматоидного артрита. [7] Кроме того, ангиогенные ингибиторы имеют критическое ограничение из-за нестабильности биологических условий и требуемых высоких доз. Чтобы противостоять этому, была разработана новая стратегия развития терапии, направленной на связанный с опухолью ангиогенез, с использованием нанотехнологий и антиангиогенных агентов, известная как антиангиогенная терапия. Этот подход решил проблему ограничения нестабильности за счет ускорения доставки ингибиторов ангиогенеза. [16]
Наночастицы золота проявляют антиангиогенные свойства за счет ингибирования функции проангиогенных гепарин-связывающих факторов роста (HG - GF), первыми примерами которых являются фактор роста эндотелия сосудов 165 (VEGF165) и основной фактор роста фибробластов ( bFGF ) - оба из которых являются проангиогенными промоторами. Исследования Рошель Р. Арвизо и др. показали, что использование AuNP различного размера и поверхностного заряда играет важную роль в его ингибирующих эффектах. [17]
В современных областях биологии использование нанотехнологий позволило косвенно использовать AuNP для доставки ДНК в клетки млекопитающих; тем самым уменьшая количество опухолевых агентов и повышая эффективность переноса электронов за счет модуляции активности глюкозооксидазы. Текущие исследования, проводимые лабораториями клиники Мэйо, включают изучение AuNP как посредников для доставки реагентов, способных управлять ангиогенным ответом in vivo. [18]
В настоящее время ингибиторы ангиогенеза , используемые в настоящее время, которые одобрены USFDA рака лечат это Ayastin, Nexavar , Сутент и Affinitor. [15]
Антибактериальная терапия
Наночастицы золота используются как частицы, нацеленные на бактерии, в антибактериальной терапии. Терапия направлена на бактерии с помощью светопоглощающих наночастиц золота (10 нм, 20 нм, 40 нм), конъюгированных со специфическими антителами, таким образом, избирательно убивая бактерии с помощью лазера. [4]
Исследования показали эффективность этого метода в уничтожении золотистого стафилококка , который является важным патогеном человека, вызывающим широкий спектр заболеваний, таких как кожные и раневые инфекции, синдром токсического шока , септический артрит , эндокардит и остеомиелит . В этой системе повреждение бактериями вызывается воздействием мощного лазера, который приводит к эффектам перегрева, сопровождающимся феноменом образования пузырьков вокруг сгруппированных наночастиц золота. [ требуется медицинская цитата ]
Селективное нацеливание на S. aureus осуществляли с использованием моноклональных антител к одному из основных поверхностно-кластерных белков, белку A (spa), который связан с пептидогликановой частью клеточной стенки. Моноклональные антитела обеспечивают нацеливание на конкретную клетку, что важно для этого механизма. Эффективность уничтожения зависит от локальных эффектов перегрева, сопровождаемых феноменом образования пузырьков, образование пузырьков может усилить эффект уничтожения ПТ. Более высокая эффективность нагрева является результатом повышенной способности ограничивать наносекундный лазерный импульс в пределах размера нанокластера. Перекрытие пузырьков от разных наночастиц внутри нанокластеров снижает порог образования пузырьков. Увеличение среднего локального поглощения кластера и его потенциальное красное смещение (от 525 нм для одной золотой сферической наночастицы до 700–800 нм для нанокластеров) в ответ на плазмон-плазмонный резонанс. [4]
Векторизация лекарств
Другой способ использования AuNP в терапии рака - это агенты для адресной доставки лекарств . Исследования показывают, что AuNP можно легко функционализировать и конъюгировать с различными молекулами, включая химиотерапевтические препараты, такие как доксорубицин . [19] [20] Одно из основных осложнений нынешних методов лечения рака с помощью химиотерапии заключается в том, что лечение не оптимизировано для специфической нацеливания на раковые клетки, а широкое распространение химиотерапевтических препаратов по всему телу может вызвать вредные побочные эффекты, такие как naseua , выпадение волос , и кардиотоксичность . [20] Поскольку многие характеристики AuNP позволяют им специфически нацеливаться на раковые клетки и накапливаться в опухолевых клетках, эти молекулы могут действовать как системы доставки лекарств, нацеленные на опухоль. Попадая в микросреду опухоли, эти комплексы диссоциируют и высвобождают химиотерапевтический препарат, позволяя лекарству действовать и в конечном итоге вызывать апоптоз .
Золотые наночастицы имеют свои преимущества при векторизации лекарств . Они могут упаковывать дендримеры нескольких разных размеров и типов и несколько разных типов лигандов для эффективного лечения различных типов рака. Например, исследования показывают, что 80-90% опухолевых клеток рака груди имеют рецепторы эстрогена [21], а 60-70% опухолевых клеток рака простаты имеют рецепторы андрогенов . [22] Это значительное количество рецепторов гормонов играет роль в межмолекулярных взаимодействиях. Эта роль теперь используется для нацеливания и терапевтических лигандов на наночастицах золота для нацеливания на ткане-селективную доставку противоопухолевых лекарств . Чтобы иметь несколько целевых и терапевтических лигандов, связывающихся с наночастицами золота, наночастицы золота должны сначала пройти полимерную стабилизацию. Затем молекулы антиэстрогена с тиолированным ПЭГ связываются с наночастицами золота через связи Au-S, образуя наночастицы золота, защищенные тиолатом . [23]
Доцетаксел упакован в наночастицы ПЭГ-илированного золота [24]. Доцетаксел является антимитотическим химиотерапевтическим препаратом, который показал отличные результаты в клинических испытаниях. [25] Доцетаксел был одобрен FDA для лечения нескольких различных видов рака . т.е. рак груди (включая местно-распространенный или метастатический). [25]
Утверждение рынка
Пилотное исследование терапии AuroLase ™ (золотые нанооболочки) при рефрактерных и / или рецидивирующих опухолях головы и шеи было завершено в 2009 году [a], и в настоящее время в двух испытаниях используется терапия AuroLase ™ для лечения первичного / метастатического рака легких [ б] и при раке простаты. [c] Другие наночастицы золота на рынке в основном используются для синтеза комплексов наночастиц в исследовательских целях. Nanocomposix специализируется на производстве наночастиц различных размеров, контролируемых изменением концентраций восстанавливающего реагента и HAuCl4. [26]
Sigma Aldrich предлагает шесть различных размеров сферических наночастиц золота и разработала золотые наночастицы для аналогичного использования. Поверхность вызывает красное смещение пика поверхностного плазмона по сравнению со сферическими золотыми наноэлементами. [27]
Nanopartz [28] предлагает золотые наночастицы и золотые наностержни для доклинической терапии in vivo, которые широко используются в доклинической терапии, включая фототермическую гипертермию и доставку химиотерапевтических лекарств. Пилотное исследование с использованием золотых наностержней Ntracker [29] было завершено в 2012 году и использовалось на семи собаках с различной степенью солидных раковых опухолей. [30] [31] Результаты показали значительную загрузку золотых наностержней после внутривенной инъекции в раковые опухоли и значительный нагрев опухолей от внешнего лазера. Изображения находятся по адресу [32]
Побочные эффекты и ограничения
Форма
В зависимости от формы молекулы поглощение будет изменяться, то есть сферические частицы будут поглощать длины волн в ближней ИК-области с относительно низким поглощением по сравнению с длинными стержнями. [33] Чан и др. Наблюдали, что сферические наночастицы размером 50 нм поглощаются более эффективно, чем более крупные и более мелкие частицы той же формы. Что касается размера, сферы были захвачены более эффективно, чем стержни. [34] Способность большего поглощения нанооболочек клеткой будет локализоваться в перинуклеарной мембране и накапливаться, вызывая токсические эффекты.
Заряжать
Электростатические взаимодействия были также исследованы Ротелло и др. Путем конъюгирования AuNP с анионными и катионными функциональными группами . Их результаты показали, что токсичность более установлена в AuNP, конъюгированных с катионными функциональными группами, как следствие электростатических взаимодействий с анионной клеточной мембраной . [35]
Концентрация
Концентрация наночастиц золота в биологических системах для практического использования составляет от 1 до 100 наночастиц на клетку. Высокие концентрации могут привести к неблагоприятным воздействиям на структуру и функцию клеток, которые могут не оказаться нетоксичными в анализах, но было обнаружено, что приготовление частиц вызывает аномальные эффекты в клетке. [36] Если большие концентрации быстро очищают кровеносные сосуды, нанооболочки могут накапливаться в основных органах (в основном, в печени и селезенке ). Остаточные концентрации этих частиц также были обнаружены в почках , легких , мышцах , головном мозге и костях мышей через 28 дней. Концентрация вводимого внутривенно раствора 2,4 * 10 11 нанооболочек / мл. Даже без полного удаления из системы нанооболочки не вызывали физиологических осложнений у мышей. [37] Су и др. Наблюдали корреляцию с концентрацией Au 3 Cu и повреждением клеток. Клетки инкубировали в концентрациях от 0,001 до 200 мг мл -1 Au 3 Cu. Они пришли к выводу о 15% жизнеспособности клеток и дозозависимом повреждении клеток. Снижение жизнеспособности клеток было обнаружено в экспериментах in vivo; также связано с дозировкой. [38] Цитотоксичность не является серьезной проблемой при использовании AuNP, поскольку они локализуются в пузырьках и цитоплазме, а не в ядре. Таким образом, не возникло никаких осложнений из-за их агрегации в этих частях клетки. [39]
Обогрев
Двумя ключевыми факторами, которые следует учитывать при облучении наночастиц золота в раковых клетках, являются скорость охлаждения решетки и теплосодержание решетки. Скорость охлаждения решетки - это скорость распространения тепла в частице по окружающей среде. Если скорость охлаждения частицы слишком низкая, теплосодержание решетки может быть увеличено с помощью излучения умеренной энергии (40 мкДж / фс при 100-фс лазере на длине волны 800 нм) до точки, где золотые наностержни могут быть расплавлены для создания сферических наночастиц, которые становятся фототермически неактивными. [40] Это разложение было показано с использованием золотых наностержней, покрытых фосфатидилхолиновыми лигандами в клетках HeLa с использованием импульсного лазера, и они больше не использовались для лечения из-за их низкого поглощения БИК-излучения. [41] Также было показано, что лазерные импульсы высокой энергии дробят наностержни на более мелкие частицы. [40] Хотя эти структурные изменения, вызванные лазерными импульсами, могут быть использованы для деактивации фототермических эффектов этих частиц после обработки, полученные сферические частицы или другие фрагменты частиц могут привести к осложнениям во время или после лечения, когда наночастицы золота используются для клинического лечения и визуализация раковых клеток. [40] [41]
Ограничение фототермической химиотерапии с использованием наночастиц золота предполагает выбор лазера при проведении лечения. Импульсные лазеры предлагают очень избирательную обработку раковых клеток в небольшой, локализованной области, но могут привести к потенциальному разрушению частиц и иметь низкую эффективность нагрева из-за потери тепла во время возбуждения одиночным импульсом. [40] Непрерывные лазеры имеют более высокую эффективность нагрева и лучше работают при нагревании больших площадей с меньшим риском разрушения нагретых наночастиц. Однако лечение лазерами непрерывного действия намного дольше по сравнению с лечением импульсным лазером. [40] Ограничением фототермической терапии по отношению к используемому лазеру является глубина обрабатываемой опухоли. Большинство лазеров, используемых для индуцирования абляции опухолей с использованием наночастиц золота, могут проникать только в несколько сантиметров в мягкие ткани, что делает невозможным проникновение опухолей дальше в тело. [42] Поиск способа проведения терапии в клетках, находящихся дальше в организме, без повреждения окружающих клеток, имеет важное значение для того, чтобы сделать этот метод жизнеспособным в качестве лечения рака в будущем.
Токсичность
Токсичные прекурсоры
Исследования на клетках лейкемии человека показали, что длительное воздействие AuNP не повреждает клетки даже при ~ 100 мкМ Au. Скорее они уменьшили количество активных форм кислорода в клетке. Однако предшественники синтеза AuNP ( CTAB и HAuCl 4 ) оказались токсичными при малых концентрациях (10 мкМ); особенно бесплатный CTAB. Исследования клеток HeLa, проведенные Niidome et al., Дополнительно подтверждают это утверждение, исследуя корреляцию с удалением избытка CTAB [43] [44] и повышением жизнеспособности клеток до 90%. [43]
Токсичность наночастиц in vivo и in vitro
После использования наночастиц для фототермической терапии in vitro было показано, что в обработанных раковых клетках образуются высокие концентрации активных форм кислорода (АФК). [45] [46] [47] Хотя эти виды не представляют опасности для мертвых раковых клеток, они могут вызывать окислительный стресс в окружающих здоровых клетках, если создается достаточное количество АФК, что приводит к гибели здоровых клеток. [45] [46] Этот окислительный стресс можно пассивировать с помощью полимеров в качестве восстанавливающих агентов (после разрушения наночастиц), а повреждение от АФК можно уменьшить с помощью целевого поглощения наночастиц раковыми клетками. Механизм окислительного стресса, вызываемого наночастицами в организме, все еще является предметом изучения и обеспечивает возможное ограничение при использовании наночастиц золота с радиацией внутри тела. [45] [46] [47]
Хотя существует множество исследований in vitro наночастиц золота, используемых для химиотерапии, исследования in vivo редки и часто дают противоречивые результаты. Например, одно исследование in vivo показало, что наночастицы золота размером 13 нм, циркулирующие в кровотоке, часто «накапливаются в печени и селезенке и… имеют длительное время циркуляции крови». [48] Также были показаны наночастицы размером от 8 до 37 нанометров. вызывать аномальные симптомы, приводящие к смерти у мышей из-за медицинских осложнений в селезенке, печени и легких. Тем не менее, другие исследования показали, что наночастицы золота размером 20 нм могут проходить в сетчатку, не вызывая каких-либо цитотоксических эффектов, а наночастицы диаметром 13 нм были не токсичен для организма. Многие утверждают, что эти результаты различаются из-за разной концентрации наночастиц, используемых в этих экспериментах, и требуют дальнейших исследований. [48]
Исследования биобезопасности и биокинетики биоразлагаемых ультрамалых структур в нано показали, что наночастицы золота способны избегать накопления металлов в организмах за счет выхода через почечный путь. [49] [50]
Частично проблема, связанная с этими исследованиями, заключается в отсутствии надежных методов определения поглощения наночастиц золота in vivo без исследования участка опухоли после вскрытия. Захват наночастиц золота клетками часто осуществляется путем посмертного исследования органов инъецированных мышей. Этот метод не может быть воспроизведен во время клинических испытаний, поэтому необходимо разработать новые методы для определения поглощения клетками, чтобы избежать более высоких концентраций наночастиц золота в организме, ведущих к токсическим эффектам. [42] Одним из недавно предложенных методов противодействия этому ограничению является радиоактивная метка . Поглощение тиолированных наночастиц золота недавно отслеживалось с использованием полимерных оболочек, меченных 111 In, которые окружают золотую наночастицу, и показывает возможный способ решения этой проблемы, но эти полимерные оболочки могут быть удалены с частицы, создавая более стабильную систему маркировки, необходимую для них. виды исследований. [51]
Другое использование
Наночастицы золота можно использовать косвенно в терапевтических целях. Проблема ангиогенеза описывает образование новых кровеносных сосудов, которые не только увеличивают распространение раковых клеток, но и могут способствовать распространению белков, ответственных за ревматоидный артрит. Поскольку AuNPs уменьшают ангиогенез, в результате уменьшается ревматоидный артрит. [7] Чемберленд и др. Изучали использование золотых наностержней (AuNR), конъюгированных с TNF, ex vivo в хвостовых суставах крыс для снижения эффекта ревматоидного артрита. Они наблюдали эффекты системы доставки лекарств с помощью технологии PAT . Свойства AuNR, которые оказались наиболее эффективными, имели размеры 45 x 15 нм с пиком поглощения 660 нм. Эта настройка позволила улучшить контраст между целевыми областями и внутрисуставной тканью. Таким образом, было замечено , что AuNR, конъюгированные с этанерцептом, увеличивают светочувствительность. Техника визуализации предоставляет большие возможности для чувствительного отслеживания лекарств in vivo в биотехнологии . [52]
ВИЧ
Было обнаружено, что несколько валентностей AuNP ингибируют слияние ВИЧ. 2-нм AuNP-меркаптобензойная кислота были конъюгированы с производным известного антагониста CCR5 , который представляет собой небольшую молекулу, которая противодействует рецептору CCR5 , и CCR5 обычно используется ВИЧ для проникновения в клетку. Антагонист CCR5 будет связываться с CCR5, не оставляя пятен для связывания ВИЧ. В конечном итоге это приведет к ограничению распространения ВИЧ-инфекции. [7]
Гепатит Б
Подготовленные генные зонды AuNPs-вируса гепатита B ( HBV ) можно использовать для непосредственного обнаружения ДНК HBV. Метод, основанный на обнаружении-визуализации флуоресценции, является высокочувствительным, простым и недорогим, что потенциально может применяться к чипам для обнаружения нескольких генов. [7] Зонд, используемый здесь, по сути, является биосенсором , специально предназначенным для обнаружения определенного материала. [53]
Туберкулез
Успешное применение AuNP- Nanoprobe колориметрического метода в клиническую диагностику сообщает Баптист и соавта . было чувствительным обнаружением в клинических образцах Mycobacterium tuberculosis , причины туберкулеза человека. [7]
Смотрите также
- Коллоидное золото
- Химиотерапия
Рекомендации
- ^ Патрик О'Нил D .; Hirsch LR; Halas NJ; Payne D .; Запад JL (2004). «Фототермическая абляция опухоли у мышей с использованием наночастиц, поглощающих в ближнем инфракрасном диапазоне». Письма о раке . 209 (2): 171–176. DOI : 10.1016 / j.canlet.2004.02.004 . PMID 15159019 .
- ^ Dreaden, Erik C; Остин, Лорен А; Макки, Меган А; Эль-Сайед, Мостафа А (06.12.2016). «Размер имеет значение: наночастицы золота в адресной доставке лекарств от рака» . Терапевтическая доставка . 3 (4): 457–478. DOI : 10,4155 / tde.12.21 . ISSN 2041-5990 . PMC 3596176 . PMID 22834077 .
- ^ Свойства и применение наночастиц золота
- ^ а б в Жаров В.П .; Mercer, KE; Галитовская, ЭН; Смельцер, М.С. (январь 2006 г.). «Фототермические нанотерапевтические средства и нанодиагностика для селективного уничтожения бактерий, нацеленных с помощью наночастиц золота» . Биофизический журнал . 90 (2): 619–627. Bibcode : 2006BpJ .... 90..619Z . DOI : 10.1529 / biophysj.105.061895 . PMC 1367066 . PMID 16239330 .
- ^ Туркевич, Дж .; Стивенсон, ПК; Хиллер, Дж. (18 мая 1951 г.). «Исследование процессов зародышеобразования и роста при синтезе коллоидного золота». Обсуждения общества Фарадея . 11 : 55–74. DOI : 10.1039 / DF9511100055 . S2CID 97664009 .
- ^ Медегини, Фабио (9 октября 2018 г.). «Влияние высокого давления на оптическое затухание одиночной наночастицы золота» . САУ Нано . 12 (10): 10310–10316. DOI : 10.1021 / acsnano.8b05539 .
- ^ Б с д е е г ч Boisselier, E .; Дидье, А. (21 апреля 2009 г.). «Золотые наночастицы в наномедицине: препараты, визуализация, диагностика, терапия и токсичность». Обзоры химического общества . 38 (6): 1759–1782. DOI : 10.1039 / b806051g . PMID 19587967 .
- ^ а б в г Эль-Сайед, штат Айленд; Хуанг, X .; Эль-Сайед, Массачусетс (29 июля 2005 г.). «Селективная лазерная фототермическая терапия эпителиальной карциномы с использованием наночастиц золота, конъюгированных с антителами против EGFR». Письма о раке . 239 (1): 129–135. DOI : 10.1016 / j.canlet.2005.07.035 . PMID 16198049 .
- ^ Кассано, Доменико; Покови-Мартинес, Сальвадор; Волиани, Валерио (17.01.2018). «Подход ультрамалых наноматериалов в наноматериалах: возможность переноса металлических наноматериалов в клинику» . Биоконъюгатная химия . 29 (1): 4–16. DOI : 10.1021 / acs.bioconjchem.7b00664 . ISSN 1043-1802 . PMID 29186662 .
- ^ Кассано, Доменико; Санти, Мелисса; Д'Аутилия, Франческа; Мапанао, Ана Катрина; Луин, Стефано; Волиани, Валерио (2019). «Фототермический эффект от чувствительных к ближнему инфракрасному излучению выделяемых ультрамалых наноразмерных архитектур» . Материалы Horizons . 6 (3): 531–537. DOI : 10.1039 / C9MH00096H . ISSN 2051-6347 .
- ^ Künzel, R .; Окуно, Э .; Левенхаген, РС; Умиседо, Н.К. (14 февраля 2013 г.). «Оценка поглощения рентгеновских лучей растворами наночастиц золота» . ISRN Нанотехнологии . 2013 : 1–5. DOI : 10.1155 / 2013/865283 .
- ^ LeVeen, HH; Ahmed, N .; Пикконе, Вирджиния; Шугаар, С .; Фальк, Г. (1980). «Радиочастотная терапия: клинический опыт». Летопись . 335 (1): 362–71. Bibcode : 1980NYASA.335..362L . DOI : 10.1111 / j.1749-6632.1980.tb50761.x . PMID 6931530 .
- ^ Hainfeld, Джеймс Ф .; Дильманян, Ф. Авраам; Слаткин, Даниил Н .; Смиловиц, Генри М. (2008). «Улучшение лучевой терапии с помощью наночастиц золота». Журнал фармации и фармакологии . 60 (8): 977–985. DOI : 10,1211 / jpp.60.8.0005 . PMID 18644191 . S2CID 32861131 .
- ^ Ивосев Владимир; Санчес, Глория Хименес; Хайдар, Дарин Аби; Бацци, Рана; Ру, Стефан; Лакомб, Сандрин (8 декабря 2016 г.). «Импорт и экспорт наночастиц золота: обменный курс в раковых клетках и фибробластах». bioRxiv 10.1101 / 092601 .
- ^ а б Bergers, G .; Бенджамин, Л. Е. (2003). «Онкогенез и ангиогенный переключатель». Обзоры природы. Рак . 3 (6): 401–410. DOI : 10.1038 / nrc1093 . PMID 12778130 . S2CID 11096398 .
- ^ а б Банерджи, Дебошри; Харфуш, Рания; Сенгупта, Шиладитья (31 января 2011 г.). «Нанотехнология-опосредованное нацеливание на ангиогенез опухоли» . Сосудистая клетка . 3 (1): 3. DOI : 10,1186 / 2045-824X-3-3 . PMC 3039831 . PMID 21349160 .
- ^ Arvizo, Rochelle R .; Рана, Субиной; Миранда, Оскар Р .; Бхаттачарья, Решам; Ротелло, Винсент М .; Мукерджи, Приябата (16 января 2011 г.). «Механизм антиангиогенного свойства наночастиц золота: роль размера наночастиц и заряда поверхности» . Наномедицина . 7 (5): 580–587. DOI : 10.1016 / j.nano.2011.01.011 . PMC 3138823 . PMID 21333757 .
- ^ Н / Д, Н / Д. «Нанозолото в антиангиогенной терапии» . Клиника Мэйо . Фонд Мэйо медицинского образования и исследований . Проверено 25 марта 2015 года .
- ^ Моршед, Рамин А .; Muroski, Megan E .; Дай, Цин; Wegscheid, Michelle L .; Аффингер, Бренда; Ю, Доу; Хан, Ю; Чжан, Линцзяо; У Мейджин (06.06.2016). "Проникающие в клетки модифицированные пептидом золотые наночастицы для доставки доксорубицина к метастатическому раку молочной железы в мозг". Молекулярная фармацевтика . 13 (6): 1843–1854. DOI : 10.1021 / acs.molpharmaceut.6b00004 . ISSN 1543-8384 . PMID 27169484 .
- ^ а б Фу, Инцзе; Фэн, Цишуай; Чен, Ифань; Шен, Яцзин; Су, Цихан; Чжан, Инглей; Чжоу, Сян; Ченг, Ю (2016-09-06). «Сравнение двух подходов к прикреплению лекарства к наночастицам золота и их противораковой активности». Молекулярная фармацевтика . 13 (9): 3308–3317. DOI : 10.1021 / acs.molpharmaceut.6b00619 . ISSN 1543-8384 . PMID 27518201 .
- ^ Осборн СК (1998). «Тамоксифен в лечении рака груди». N. Engl. J. Med . 339 (22): 1609–1618. DOI : 10.1056 / NEJM199811263392207 . PMID 9828250 .
- ^ Хайнлайн CA, Чанг С. (2004). «Рецептор андрогенов при раке простаты» . Endocr. Ред . 25 (2): 276–308. DOI : 10.1210 / er.2002-0032 . PMID 15082523 .
- ^ Е. Dreaden, Л. Остин, М. Маккей, М. Эль-Сайед ,. "Ther Deliv: размер имеет значение: наночастицы золота в адресной доставке противораковых лекарств, 3 (4): 457-478; 2012 г.
- ^ A. Francois, A. Laroche, N. Pinaud, L. Salmon, J. Ruiz, J. Robert, D. Astruc .; ChemMedChem: инкапсуляция доцетаксела в ПЭГилированные наночастицы золота для векторизации в раковые клетки, 2011, 6, 2003-2008
- ^ a b http://www.cancer.gov/cancertopics/druginfo/fda-docetaxel , Национальный институт рака, последнее обновление 28 марта 2014 г.
- ^ а б в г «Золотой коллоид» . нанокомпозит . Проверено 24 марта 2015 года .
- ^ «Золотые наночастицы: свойства и применение» . sigmaaldrich . Проверено 24 марта 2015 года .
- ^ «Золотые наночастицы» . Нанопартц .
- ^ «Нтрекер» . нанопарц . Проверено 13 марта 2019 .
- ^ Шен, Кристиан (30 января 2015 г.). Pandia®. В нанотехнологиях для биомедицинской визуализации и диагностики . Интернет-библиотека Wiley. п. ch 12. doi : 10.1002 / 9781118873151.ch12 .
- ^ Шух, Элизабет (27 июля 2016 г.). «Безопасность и эффективность лечения целевой гипертермии с использованием терапии золотыми наностержнями при спонтанной неоплазии собак» . BMC Veterinary Research . 2017 (13): 294. DOI : 10,1186 / s12917-017-1209-у . PMC 5625780 . PMID 28969639 .
- ^ «Нтрекер» . Нанопартц . Нанопартц . Проверено 13 марта 2019 .
- ^ Мерфи, Кэтрин Дж .; Голе, Ананд М .; Стоун, Джон В .; Сиско, Патрик Н .; Alkilany, Alaadin M .; Goldsmith, Edie C .; Бакстер, Сара С. (декабрь 2008 г.). «Золотые наночастицы в биологии: помимо токсичности для клеточной визуализации». Счета химических исследований . 41 (12): 1721–1730. DOI : 10.1021 / ar800035u . PMID 18712884 . S2CID 23664437 .
- ^ Читрани, Б. Д.; Газани, AA; Чан, WCW (2006). «Определение размера и формы зависимости поглощения наночастиц золота клетками млекопитающих». Nano Lett . 6 (4): 662–668. Bibcode : 2006NanoL ... 6..662C . CiteSeerX 10.1.1.458.2262 . DOI : 10.1021 / nl052396o . PMID 16608261 .
- ^ Гудман, КМ; Маккаскер, CD; Йылмаз, Т .; Ротелло, В.М. (2004). «Токсичность наночастиц золота, функционализированных катионными и анионными боковыми цепями». Биоконъюгатная химия . 15 (4): 897–900. DOI : 10.1021 / bc049951i . PMID 15264879 .
- ^ Pernodet, N .; Fang, X .; Sun, Y .; Бахтина, А .; Рамакришнан, А .; Соколов, Дж .; Ульман, А .; Рафаилович, М. (2006). «Неблагоприятные эффекты наночастиц цитрата / золота на фибробласты кожи человека». Маленький . 2 (6): 766–773. DOI : 10.1002 / smll.200500492 . PMID 17193121 .
- ^ Джеймс, WD; Hirsch, LR; Запад, ПД; О'Нил, Джей Ди; Пейн, Дж. (28 июня 2011 г.). «Систематическая оценка токсичности наноматериалов: полезность стандартизированных материалов и быстрых анализов» . САУ Нано . 5 (6): 4688–4697. DOI : 10.1021 / nn200546k . PMC 3124923 . PMID 21609003 .
- ^ Су, Цзя-Хао; Шеу, Хво-Шуенн; Линь, Чиа-Юнь; Хуанг, Чжи-Чиа; Ло, И-Вэй; Пу, Инь-Чжи; Вен, Цзюнь-Ченг; Шие, Дар-Бин; Джих-Хорнг, Чен; Чен-Шэн, Е (31 января 2007 г.). "Контрастные агенты для магнитно-резонансной томографии Nanoshell". Варенье. Chem. Soc . 129 (7): 2139–2146. DOI : 10.1021 / ja0672066 . PMID 17263533 . S2CID 9022791 .
- ^ Сельван, СТ; Тан, ТТ; Ин, JY (4 мая 2005 г.). «Прочные, нецитотоксические квантовые точки CdSe с покрытием из диоксида кремния с эффективной фотолюминесценцией». Adv. Матер . 17 (13): 1620–1625. DOI : 10.1002 / adma.200401960 .
- ^ а б в г д Хуан, Сяохуа; Эль-Сайед, Мостафа А. (01.01.2010). «Золотые наночастицы: оптические свойства и применение в диагностике рака и фототермической терапии» . Журнал перспективных исследований . 1 (1): 13–28. DOI : 10.1016 / j.jare.2010.02.002 .
- ^ а б Такахаши, Хиронобу; Ниидоме, Такуро; Нариай, Аюко; Ниидоме, Ясуро; Ямада, Сунао (2006). «Фототермическое изменение формы золотых наностержней предотвращает дальнейшую гибель клеток». Нанотехнологии . 17 (17): 4431–4435. Bibcode : 2006Nanot..17.4431T . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 17/17/024 .
- ^ а б Джайн, S; Hirst, DG; О'Салливан, Дж. М. (01.02.2012). «Золотые наночастицы как новые средства для лечения рака» . Британский журнал радиологии . 85 (1010): 101–113. DOI : 10.1259 / BJR / 59448833 . ISSN 0007-1285 . PMC 3473940 . PMID 22010024 .
- ^ а б Такахаши, Хиронобу; Ниидоме, Такуро; Нариай, Аюко; Ниидоме, Ясуро; Ямада, Сунао (14 августа 2006 г.). «Фототермическое изменение формы золотых наностержней предотвращает дальнейшую гибель клеток». Нанотехнологии . 17 (17): 4431–4435. Bibcode : 2006Nanot..17.4431T . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 17/17/024 .
- ^ Ниидоме, Такуро; Ямагата, Масато; Окамото, Юрий; Акияма, Ясуюки; Такахаши, Хиронобу; Кавано, Такахито; Катаяма, Йошики; Нийдомэ, Ясуро (2 сентября 2006 г.). «Золотые наностержни, модифицированные ПЭГ, со скрытым характером для приложений in vivo». Журнал контролируемого выпуска . 114 (3): 343–347. DOI : 10.1016 / j.jconrel.2006.06.017 . PMID 16876898 .
- ^ а б в Шарма, Харшита; Mishra, Pawan K .; Талегаонкар, Сушама; Вайдья, Бхуванешвар (01.09.2015). «Металлические наночастицы: тераностический наноинструмент против рака». Открытие наркотиков сегодня . 20 (9): 1143–1151. DOI : 10.1016 / j.drudis.2015.05.009 . PMID 26007605 .
- ^ а б в Минай, Лимор; Еэскели-Айон, Даниэлла; Елин, Двир (05.07.2013). «Высокий уровень активных форм кислорода в раковых клетках, нацеленных на наночастицы золота, после облучения фемтосекундными импульсами» . Научные отчеты . 3 : 2146. Bibcode : 2013NatSR ... 3E2146M . DOI : 10.1038 / srep02146 . PMC 3701901 . PMID 23828378 .
- ^ а б Хуанг, Юэ-Верн; У, Чи-хэн; Аронстам, Роберт С. (25 октября 2010 г.). «Токсичность наночастиц оксидов переходных металлов: последние выводы из исследований in vitro» . Материалы . 3 (10): 4842–4859. Bibcode : 2010Mate .... 3.4842H . DOI : 10,3390 / ma3104842 . PMC 5445783 . PMID 28883356 .
- ^ а б Хлебцов, Николай; Дыкман, Лев (2011). «Биораспределение и токсичность созданных наночастиц золота: обзор исследований in vitro и in vivo». Chem. Soc. Ред . 40 (3): 1647–1671. DOI : 10.1039 / c0cs00018c . PMID 21082078 .
- ^ Кассано, Доменико; Мапанао, Ана-Катрина; Сумма, Мария; Вламидис, Илеа; Джанноне, Джулия; Санти, Мелисса; Гуццолино, Елена; Питто, Летиция; Полисено, Лаура; Берторелли, Розалия; Волиани, Валерио (21.10.2019). «Биобезопасность и биокинетика благородных металлов: влияние их химической природы» . ACS Applied Bio Materials . 2 (10): 4464–4470. DOI : 10.1021 / acsabm.9b00630 . ISSN 2576-6422 .
- ^ Кассано, Доменико; Сумма, Мария; Покови-Мартинес, Сальвадор; Мапанао, Ана-Катрина; Кателани, Тициано; Берторелли, Розалия; Волиани, Валерио (февраль 2019 г.). «Биоразлагаемые ультрамалые структуры в нано-золоте: среднесрочная оценка распределения и выделения in vivo». Характеристика частиц и систем частиц . 36 (2): 1800464. DOI : 10.1002 / ppsc.201800464 .
- ^ Крейлинг, Вольфганг Г .; Abdelmonem, Abuelmagd M .; Али, Зулкурнайн; Алвес, Фрауке; Гейзер, Марианна; Хаберль, Надин; Хартманн, Раймо; Хирн, Стефани; Аберастури, Дорлета Хименес де (2015). «In vivo целостность покрытых полимером наночастиц золота» . Природа Нанотехнологии . 10 (7): 619–623. Bibcode : 2015NatNa..10..619K . DOI : 10.1038 / nnano.2015.111 . PMID 26076469 .
- ^ Чемберленд, Дэвид, Л .; Агарвал, Ашиш; Котов, Николай; Фаулкс, Дж. Брайан; Карсон, Пол Л; Ван, Сюдин (11 февраля 2008 г.). «Фотоакустическая томография суставов с использованием контрастного вещества с наночастицами золота, конъюгированного с этанерцептом - предварительное исследование ex vivo на крысах» (PDF) . Нанотехнологии . 19 (9): 095101. Bibcode : 2008Nanot..19i5101C . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 19/9/095101 . ЛВП : 2027,42 / 64174 . PMID 21817663 .
- ^ Алипур, Элиас (23 июня 2013 г.). «Емкостный иммуносенсор на основе наночастиц золота для обнаружения поверхностного антигена гепатита В». Аналитические методы . 5 (17): 4448. DOI : 10.1039 / C3AY26586B . S2CID 55553319 .
Справочные заметки
- ^ [26] (NCT00848042)
- ^ [26] (NCT01679470)
- ^ [26] (NCT02680535)