Исследователи из Великобритании и Испании заявляют, что закрытые с обоих концов нанотрубки, содержащие внутри радиоактивные препараты, могут совершить революцию в радиотерапии направленного действия или медицинской диагностике.

Радиоактивный йодид натрия инкапсулирован в закрытой с обоих концов нанотрубки, которая прикрепляется к клеткам легких за счет углеводов, как, например, N-ацетилглюкозамин. (Рисунок из Nature Mater., 2010, 9, 485)

За счет углеводных фрагментов, привитых к поверхности трубок, они могут накапливаться в легких лабораторных мышей, а за счет других, более специфичных меток — в опухолевых клетках.

Руководитель исследований, Бен Дэвис (Ben Davis) из Оксфорда поясняет, что существующие методы радиотерапии, основанные на применении «гамма-ножей», заключаются в том, что сфокусированный пучок гамма-излучения воздействует на опухоль, однако, при этом гамма-излучение, естественно, проникает через здоровые ткани, повреждая и их. Исследователь добавляет, что для селективного уничтожения клетки радиацией необходимо доставить радиоактивный препарат непосредственно в клетку, и методы такой доставки должны решаться в рамках разработки методов контролируемой доставки лекарств — лекарством в этом случае является излучающий препарат.

В сотрудничестве с Малькольмом Грином (Malcolm Green), разработавшим метод заполнения нанотрубок химическими веществами и их «запаивании» Дэвис изучил возможности применения углеродных нанотрубок в медицине. В обычных условиях закрытые с обоих концов нанотрубки бесполезны для медицины, так как достаточно непросто добиться высвобождения инкапсулированного препарата, однако Дэвис продемонстрировал, что такие нанотрубки идеальны в качестве контейнера для радиоактивного йодида натрия — гамма излучение радиоактивного материала вполне может «пробиться» через стенки нанотрубок.

Следующий этап исследования заключался в разработке методов направленной доставки нанотрубок. Эту задачу удалось решить за счет химической модификации нанотрубок молекулами углеводов или другими метками, которые могут распознать определенные биологические вещества — маркеры. По словам Девиса, углеводная модификация нанотрубок сразу решает несколько задач — увеличивает их растворимость в биологической среде, препятствует их слипанию и, конечно, позволяет радиоактивным «наноносителям» правильно выбрать цель.

Прививка нанотрубок N-ацетилглюкозамином приводила к тому, что после введения в организм модифицированные нанотрубки аккумулировались исключительно в легких, в то время как введенный в организм йодид натрия «без упаковки» попадает, главным образом, в щитовидную железу, печень и мочевой пузырь.

Поскольку углеводный фрагмент может можно заменить на другие фрагменты, способные к распознаванию других биологических мишеней — антитела, синтетические молекулы или другие типы углеводы, способные к распознаванию других тканей, потенциально возможно применять разработанную систему для доставки источника излучения к любому органу и любой опухолевой клетке. Тем не менее, Дэвис отмечает, что для достижения этой цели необходимо исследования того, какие углеводы и как взаимодействуют с мембранами определённых клеток или с определенными белками в составе клетки.

Дэвис подчеркивает, что нанотрубки не оказывают токсического воздействия на организм мышей. Исследователи отмечают, что влияние радиации на клетки или включение нанотрубок в процесс обмена веществ мышей — нанотрубки достаточно легко выводятся из организма. Исследователи из Оксфорда предполагает, что последнее обстоятельство связано с тем, что использовавшиеся в работе нанотрубки отличались сравнительно небольшой длиной и закрыты с обеих сторон, в то время как обычно нанотрубки повреждают клетки за счет открытых концов, которые, как иглы, могут пробивать мембраны клеток.