Наночастицы с атомами йода разрушают опухолевые сфероиды под действием рентгеновского излучения

Такие элементы, как гадолиний, йод, золото и серебро испускают электроны под действием рентгеновского излучения (оже-электроны). Этот процесс повреждает ДНК и убивает клетки, что можно использовать в терапии рака. Ранее международная группа ученых уже показала эффективность пористых наночастиц кремния с гадолинием на опухолевых сфероидах (объемной культуре раковых клеток). В новой работе гадолиний заменили на йод, который дешевле и требует рентгеновского излучения с меньшей энергией для выпуска электронов.

Пористые органокремниевые наночастицы с инкорпорированными атомами йода (iodine containing porous organosilica nanoparticles, IPO) синтезировали из прекурсоров в лаборатории. Частицы были флуоресцентными благодаря родамину Б. Контрольные наночастицы синтезировали без йода.

Сфероиды состояли из клеток рака яичника OVCAR8, экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок. Они имели размер 0,5 мм × 0,5 мм и содержали 7,75 × 10⁴ клеток. Их инкубировали с IPO в течение 16–24 часов. Наночастицы проникали в опухолевые клетки и равномерно распределялись по сфероиду.

После облучения рентгеновским излучением сфероиды с IPO разрушались в течение трех дней. Исследователи подобрали оптимальную энергию излучения (33,2 кэВ). Они также продемонстрировали, что после облучения в сфероидах происходит апоптоз вследствие двухцепочечных разрывов ДНК. При замене IPO на частицы без йода сфероиды практически не разрушались.

Таким образом, органокремниевые наночастицы с атомами йода могут проникать внутрь раковых клеток и разрушать их под действием рентгеновского излучения. Это происходит благодаря испусканию йодом оже-электронов и внесению в ДНК двухцепочечных разрывов. После излучения клеткам требуется некоторое время на запуск апоптоза. Авторы надеются вскоре перейти к опытам на мышах.