Китайские ученые изучают возможность использования инъекций наночастиц, способных быстро обнаружить микроскопическую опухоль. Это новая методика, способная открыть путь к раннему обнаружению небольших опухолей, которые не видны при традиционных технологиях визуализации. В исследовании, опубликованном в октябрьском номере журнала IEEE Internet of Things, одна из команд исследователей нашла способ направлять обнаруживающие рак наночастицы к опухоли быстрее, используя при этом меньшее количество ресурсов.
Одним из ключевых способов снижения смертности от рака является раннее выявление заболевания, однако существующие методы медицинской визуализации имеют ограниченное разрешение при обнаружении микроскопических опухолей диаметром менее 0,5 мм. Развитие нанотехнологий дает серьезную надежду на решение этой проблемы, поскольку малые размеры наночастиц позволяют им вытекать из кровеносных сосудов и накапливаться внутри опухолей.
Однако разработать такие "нанопловцы", которые могли бы эффективно рассеиваться по организму пациента и в то же время в достаточном количестве накапливаться в очаге рака, бывает непросто. По данным прошлых исследований, только 0,7% введенных наночастиц достигают цели.
Существует два решения, которые помогут наночастицам лучше поражать опухоли. Первое заключается в том, чтобы направлять их к предполагаемому раковому очагу с помощью магнитного поля, приложенного вне тела пациента. Такой подход помогает частицам относительно быстро перемещаться по организму, но требует большого контроля, поскольку "нанопловцы" должны постоянно контролироваться и направляться в течение всего процесса.
Другой вариант — разработка самоходных наночастиц, которые автономно перемещаются внутри человеческого тела и имеют химическую склонность к накоплению в опухолях. Например, наночастицы, тяготеющие к кислой среде, будут тяготеть к опухолям, которые, как правило, имеют более высокую кислотность, чем здоровые ткани. Однако автономные наночастицы движутся гораздо медленнее, чем они же с магнитным наведением.
Решение ученых состоит в том, чтобы объединить преимущества каждого подхода и получить более эффективный способ воздействия на опухоли. Его команда предлагает создать флот полуавтономных наночастиц, которые начинают притягиваться к раку. Согласно теоретическому сценарию, скорость и характер скопления всего "роя" периодически измеряются, чтобы увидеть общую картину того, куда сходятся наночастицы. Используя эту информацию, полуавтономный рой можно быстрее направить магнитом в оптимальном направлении — к опухоли.
В своем исследовании ученые с помощью моделирования показали, что такая методика позволяет получить достаточно точные данные, чтобы направить полуавтономный рой к цели, используя на 90% меньше ресурсов мониторинга.
В то время как наночастицы с магнитным наведением уже существуют, группа работает над созданием полуавтономного "флота".
Коммерциализация технологии, по планам разработчиков, произойдет в ближайшие три-пять лет после завершения экспериментов на животных.