Новые «умные» полимеры, отличающиеся чрезвычайно высокой чувствительностью к значениям рН с исключительной точностью могут обнаруживать и делать видимыми опухоли. Принцип действия новой системы основан на том, что ткани опухоли, как правило, отличаются более высокой кислотностью по сравнению со здоровыми тканями.

Исследователи надеются, что новый полимер не только окажет посильную помощь хирургу в деле удаления всего злокачественного образования, но и поможет онкологу найти метастазы на ранних стадиях их образования.

Уже многие исследовательские группы сообщали о создании функционализированных полимерных наночастиц, квантовых точек или углеродных нанотрубок, которые могли бы помогать «помечать» опухоли для их более легкого обнаружения. Однако практическое применение этих хемоиндикаторов онкологии ограничивает либо неравномерность их распределения между здоровыми и опухолевыми клетками, осложняющая точную локализацию новообразования, либо то, что для подачи сигнала при вхождении в опухоль многие из этих систем работают за счет распознавания специфических биомаркеров, которые присутствуют не во всех линиях рака и, следовательно, могут отсутствовать в организме пациента.

Флуоресцентные частицы высвобождаются только тогда, когда химический зонд попадает в опухоль – это облегчит хирургам удаление опухоли.

Специалист по биомедицинской инженерии Циньминь Гао (Jinming Gao) из Университета Техаса разработал флуоресцентный нанозонд, который реагирует на увеличение кислотности среду. Практически все твердые опухоли отличаются повышенной кислотностью, поскольку гликолиз в раковых клетках протекает на повышенной скорости, и глюкоза расщепляется только до молочной кислоты.

Нанозонды получены с использованием сополимеров, диссоциирующих при фиксированном значении pH. В полимер внедрены флуорофоры, которые невидимы, пока они являются частью композита, однако в результате высвобождения они демонстрируют яркое флуоресцентное свечение. Исследователи настроили полимеры таким образом, что они начинают диссоциировать при значении pH 6.9. Этот означает, что зонды практически невидимы в крови, значение pH которой 7.4, однако их флуоресценция возрастает в 100 раз в опухолях, рН которых обычно лежит в интервале от 6.5 до 6.8.

Нанозонды были испытаны на мышах с различными типами опухолей. Во всех случаях наночастицам удавалось успешно обнаружить опухоли по их флуоресценции в ближнем ИК. В одном из случаев исследователи смогли идентифицировать очень небольшие очаги рака – объем таких образований составлял всего один квадратный миллиметр. Также было обнаружено, что новые нанозонды не проявляют токсичных свойств по отношению к подопытным животным – мыши не теряли вес, их функции почек сохранялись в полном объеме.

В настоящее время в планах исследователей испытать новую технологию обнаружению опухолей в клинических условиях, однако предварительно следует получить больше информации о цитотоксичности новых систем.

Гуитцен ван Дам (Gooitzen van Dam), специалист по хирургии опухолей из Университета Гронингена восхищен как новизной подхода, так и контрастностью между интенсивностью сигналов, проявляющихся в опухолевой и здоровой тканях. Однако, он подчеркивает, что возврат раковой ткани к нормальному значению pH не всегда может служить свидетельством в пользу смерти пролиферирующих клеток, что может стать проблемой для мониторинга состояния организма.