Классическая фотодинамическая терапия – это неинвазивное лечение рака, которое является относительно щадящим из-за своей специфической пространственной и временной избирательности. Для начала вводится фотосенсибилизатор, затем область, где находится опухоль, облучается светом.
Фотосенсибилизатор возбуждается светом и передает часть поглощенной энергии молекулам кислорода, в результате чего образуются активные формы кислорода, которые разрушают опухолевые клетки. Из-за ограниченной глубины проникновения необходимого видимого или ультрафиолетового света в ткани этот метод полезен только при неглубоких опухолях.
Команда под руководством Сяоляня Сунь (Китайский фармацевтический университет, Нанкин) и Гоцян Шао (Нанкинский медицинский университет) разработала новую фотодинамическую терапию опухолей, которая работает при глубоких опухолях. Не требует внешнего облучения, потому что фотосенсибилизатор приносит с собой свою «лампу» и сам «включает ее», когда достигает опухоли.
Этот «умный» препарат состоит из четырех компонентов, связанных в одну молекулу: фотосенсибилизатора (пирофеофорбид-а), датчика pH (диизопропиламиногруппа), полимера (полиэтиленгликоль) и «лампы» (аминокислота тирозин, несущая радиоактивный изотоп йода-131). При значениях pH, характерных для здоровых тканей, молекулы плотно сгруппированы в наночастицы.
В этой компактной форме «облучение» выключено (тушится) и препарат не действует. Однако опухолевая ткань имеет несколько более кислое значение pH. Эта среда вызывает изменение структуры датчика pH, и наночастицы разваливаются – включается облучение, и образуются активные формы кислорода, которые убивают опухолевые клетки.
Как работает этот "встроенный свет"?
При распаде радиоактивный изотоп йода I-131 высвобождает ?-излучение (электроны) и γ-радиация. Когда электроны движутся, их заряды поляризуют атомы, тем самым вызывая дипольные колебания, которые излучают электромагнитные волны, что означает свет.
Обычно эти волны немедленно гасят друг друга. Тем не менее, в плотной водной среде клеток (кроме вакуума) электроны, посылаемые I-131, быстрее света. В этом случае гашение волн неполное, что приводит к голубоватому свету, известному как излучение Черенкова. Это достаточно возбуждает фотосенсибилизаторы, чтобы разрушить опухолевые клетки.
На клеточных культурах и животных моделях новый препарат продемонстрировал мощное подавление опухолей с низкой токсичностью и минимальными побочными эффектами на здоровые ткани.