Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Цель: Разработка основ перспективного метода магнито-люминесцентной тераностики (МЛТ)
рака: люминесцентная диагностика опухолей в ближнем инфракрасном (БИК) спектральном
диапазоне в сочетании с локальной ферромагнитной гипертермией.
Материал и методы: Для целей тераностики проведен синтез многофункциональных наночастиц, содержащих ядро оксидов железа
и Лексан-полимерную оболочку, включающую иттербиевый комплекс тетраметилового эфира гематопорфирина IX (Yb-ТМЭ ГП IX).
Исследование биораспределения и фармакокинетики нанокомпозита в органах и тканях животных (30 мышей-самок линии Bulb/c
с перевитой карциномой Эрлиха) проводили на макетном лазерно-волоконном флуориметре.
Результаты: Разработаны основы метода МЛТ рака: люминесцентная диагностика опухолей в
БИК диапазоне в сочетании с локальной ферромагнитной гипертермией. Создана методика синтеза наночастиц, содержащих ядро оксидов
железа и полимерную оболочку типа Лексан, включающую Yb-ТМЭ ГП IX. Предполагается, что наночастицы оксидов железа ответствены
за проведение процедуры локальной гипертермии. Включение ядра FeOx в композитные наночастицы
позволяет проводить контролируемую локальную высокочастотную гипертермию тканей, накопивших нанокомпозит,
хотя и приводит к уменьшению его диагностического потенциала (приблизительно к 2-кратному снижению интенсивности люминесценции
Yb-ГП IX). Однако этот недостаток может быть компенсирован некоторым увеличением терапевтической дозы нанокомпозита.
Заключение: Полученные данные свидетельствуют о перспективности применения синтезированных наночастиц со структурой
"Лексан-полимерная матрица + Yb-ТМЭ ГП IX" для разработки
чувствительных люминесцентных методов диагностики опухолей визуально и эндоскопически
доступной локализации. Размер синтезированных наночастиц (100–200 нм) предполагает возможность их предпочтительного накопления
в опухолевой ткани вследствие проникновения через дефекты эндотелия кровеносных сосудов опухоли, а также благодаря природной
туморотропности порфириновой части комплекса. Использование магнитных наночастиц в предлагаемом
методе МЛТ опухолей позволяет локально повысить интенсивность воздействия и снизить частоту и величину необходимой индукции
переменного электромагнитного поля, а следовательно, уменьшить вероятность нежелательных побочных эффектов со стороны поля.
Ключевые слова: магнито-люминесцентная тераностика, иттербиевые комплексы порфиринов, оксиды железа, нанокомпозит, лазерно-волоконный флуориметр, полимерная оболочка Лексан
Purpose: To develop the foundations of a new promising method of cancer magnetic-luminescent theranostics (MLT):
luminescent diagnostics of tumors in the near-infrared spectral range (NIR) in combination with local ferromagnetic hyperthermia.
Material and methods: For theranostics purposes, the synthesis of multifunctional nanoparticles
consisting of an iron oxide core and a Lexan-polymer shell containing the ytterbium complex of
hematoporphyrin IX tetramethyl ether (Yb-TME HP IX) was carried out. The study of the biodistribution
and pharmacokinetics of the nanocomposite in the animals' organs and tissues (30 female Bulb/c mice
with grafted Ehrlich carcinoma) was carried out on a prototype laser-fiber fluorimeter.
Results: The foundations of a new promising method of the cancer MLT have been developed: luminescent diagnostics
of tumors in the NIR in combination with local ferromagnetic hyperthermia. A technique has been created for the synthesis
of nanoparticles containing an iron oxide core and a polymer
shell of the Lexan type, including Yb-TME HP IX. It is assumed that iron oxide nanoparticles are responsible for the local
hyperthermia procedure. The inclusion of the FeOx core in composite nanoparticles allows for controlled local high-frequency
hyperthermia of tissues that have accumulated the
nanocomposite, although it leads to a decrease in its diagnostic potential (to an approximately 2-fold
decrease in the intensity of Yb-TME HP IX luminescence). However, this disadvantage can be compensated for by a slight
increase in the nanocomposite therapeutic dose.
Conclusion: The obtained data indicate the promise of using synthesized nanoparticles with the structure Lexan-polymer
matrix + Yb-HP IX for the development of sensitive luminescent methods for diagnosing tumors of visually and endoscopically
accessible localization. The size of the synthesized
nanoparticles (100–200 nm) suggests the possibility of their preferential accumulation in tumor tissue
due to penetration through defects in the endothelium of tumor blood vessels, as well as due to the natural tumor tropism
of the porphyrin part of the complex. The use of magnetic nanoparticles in the proposed method of tumors MLT makes it possible
to locally increase the intensity of the effect and reduce
the frequency and magnitude of the required induction of an alternating electromagnetic field, and
therefore reduce the likelihood of unwanted side effects from the field.
Key words: magnetic-luminescent theranostics, ytterbium porphyrin complexes, iron oxides, nanocomposite, laser fiber fluorimeter, Lexan polymer shell
DOI: 10.52775/1810-200X-2024-103-3-83-91