Інтерфейси газ-рідина викликають особливий інтерес у біомедицині. Мікробульбашки, ультразвукові контрастні агенти клінічної рутини, привернули все більшу увагу як тераностичні платформи завдяки збереженій акустичній відповіді, можливостям кон’югації ліків і застосуванню для відкриття біологічних бар’єрів.
Вчені зі Сколтеху, МФТІ, Інституту загальної фізики імені Прохорова РАН та кількох інших установ продемонстрували, що мікробульбашки, виготовлені з білка під назвою альбумін, є ефективними носіями для доставки фотодинамічних агентів, які є ліками, які використовуються в передових протиракова терапія що дозволяє уникнути багатьох побічних ефектів хіміо- та променевої терапії.
Головний дослідник дослідження, професор Дмитро Горін з Skoltech Photonics, прокоментував: «Фотодинамічна терапія передбачає введення фотосенсибілізуючої сполуки в кровотік і освітлення пухлини світлом, довжина хвилі якого збігається з сполукою, через шкіру або за допомогою ендоскопа. Після того, як світлова енергія поглинається сенсибілізуючим агентом, це призводить до утворення вільних радикалів і агресивної форми кисню, яка знищує клітини дуже цілеспрямованим чином у ділянці, яка піддається впливу світла».
Провідний автор статті, випускник магістра Сколтеху Роман Бармін, сказав: «У цьому дослідженні ми показали на двох популярних фотосенсибілізуючих агентах, що їх зв’язування з альбуміном, сироватковим білком великої рогатої худоби, призводить до більшої фотоактивності, а збивання кон’югату білок-лікарський засіб у бульбашки призводить до ще більшого підвищення ефективності. Це може бути використано для вдосконалення фотодинамічної терапії раку».
В експерименті вчені використовували дві комерційні фотосенсибілізуючі речовини, щоб продемонструвати ковалентне приєднання альбуміну до фталоціаніну цинку та його електростатичне зв’язування з фталоціаніном алюмінію. Перший є фотодинамічним лікувальним засобом, який отримав клінічне схвалення, а другий все ще перебуває на стадії клінічних випробувань. Щоб «збити» бульбашки повітря, розчин фталоціанін-альбуміну піддали ультразвуку з належною частотою та температурою.
Бармін зазначив, «Хоча доставка мікробульбашками загалом є популярним підходом, це дослідження є першим, у якому використано бульбашки альбуміну в контексті фотодинамічної терапії та працює з двома фталоціанінами, які ми розглядали. Ідея доставки мікропухирців полягає в тому, що оболонка повітряної бульбашки може щільно упакувати молекули фотодинамічних агентів, і бульбашки можна зручно «вискакувати» за допомогою медичного ультразвуку в контрольований спосіб для вивільнення ліків».
Професор Дмитро Горін з Skoltech Photonics прокоментував: «Тестування показало, що доставка агента в клітини пройшла успішно. Наша наступна мета — глибше зрозуміти взаємодію мікробульбашкових клітин для підвищення терапевтичної ефективності».
Дослідивши характеристики мікробульбашок, команда дійшла висновку, що фотодинамічно спряжені мікробульбашки мають покращений профіль фізико-хімічних властивостей: бульбашки зберігають той самий середній діаметр, що й їхні вільні від фталоціаніну аналоги (використовуються в ультразвуковій візуалізації), що є перевагою для контролю їх продуктивності, хоча при водночас має вищу концентрацію бульбашок і стабільність при зберіганні.
Бармін сказав, «Наступним питанням було: чи підвищать мікробульбашки ефективність фотодинамічних агентів, які вони постачають? Наші колеги з Інституту загальної фізики імені Прохорова розробили методику, використовуючи суспензію еритроцитів для перевірки саме цього. Результат був очевидним: для обох агентів комплекс фталоціанін-альбумін виявився більш ефективним, ніж звичайні фталоціаніни, а доставка мікробульбашків ще більше посилила фотоактивність препарату. Це є результатом щільної упаковки молекул в оболонці мікробульбашки».
Довідка з журналу:
- Бармін Роман Андрійович, Макісмова Єлизавета Олександрівна та ін. Мікробульбашки альбуміну, кон’юговані з барвниками цинку та фталоціаніну алюмінію для посилення фотодинамічної активності. Колоїди та поверхні B: біоінтерфейси. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2022.112856
