Fot. Dr inż. Joanna Zajda, źródło: Politechnika Warszawska

Właśnie dlatego poszukiwane są nowe sposoby, które pozwolą skierować leki dokładnie tam, gdzie są potrzebne – do komórek guza – z pominięciem zdrowych tkanek. Jednymi z najbardziej obiecujących rozwiązań są systemy celowanego dostarczania leków oparte na nanonośnikach, a szczególnie kropkach kwantowych (z ang. quantum dots, QDs). Te nanocząstki cechują się wysoką stabilnością i łatwo poddają się modyfikacji. Mogą przenosić lek i selektywnie go uwalniać po dotarciu do komórek docelowych, a dzięki naturalnej fluorescencji pozwalają śledzić drogę leku w organizmie. Poza tym właściwości fotoluminescencyjne i fototermiczne QDs mogą zostać wykorzystane w terapii fotodynamicznej oraz fototermicznej, zwiększając skuteczność leczenia dzięki terapii skojarzonej.

Fot. Świecąca fiolka zawiera wodną dyspersję kropek kwantowych CdTe modyfikowanych kwasem merkaptopropionowym (CdTe/MPA), do których cisplatyna może zostać dołączona poprzez oddziaływanie elektrostatyczne. Źródło: Politechnika Warszawska

Dotychczas QDs badano głównie jako nośniki doksorubicyny. Zdecydowanie mniej wiadomo o ich wykorzystaniu do transportu leków platynowych, takich jak cisplatyna. Dlatego naukowcy z Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej w swoim projekcie chcą odpowiedzieć na kluczowe pytanie – czy kropki kwantowe ZnO mogą stać się bezpiecznym i skutecznym nośnikiem cisplatyny? – Pracujemy nad systemem opartym głównie na kropkach kwantowych ZnO połączonych z cisplatyną. Wykorzystujemy ZnO QDs z otoczką polimerową zawierającą grupy funkcyjne umożliwiające przyłączenie leku poprzez wiązanie koordynacyjne lub oddziaływania elektrostatyczne. Taki system powinien być stabilny w krwiobiegu, a jednocześnie uwalniać cisplatynę dopiero w kwaśnym środowisku komórek nowotworowych. Co istotne, ZnO QDs są mniej toksyczne niż powszechnie stosowane CdSe/ZnS QDs, a dodatkowo w wyniku degradacji uwalniają jony cynku – również szkodliwe dla komórek nowotworowych. To oznacza, że połączenie cisplatyny i ZnO QDs może działać synergistycznie, wzmacniając efekt terapeutyczny. Aby sprawdzić, jak zachowują się te struktury, wykorzystamy m.in. elektroforezę kapilarną sprzężoną z różnymi metodami detekcji. Pozwoli nam to ocenić wydajności tworzenia struktur ZnO QDs-cisplatyna, stabilność systemu oraz stopień „załadowania” lekiem. Przeprowadzimy także symulacje uwalniania leku z wykorzystaniem prostych modeli in vitro, które naśladują warunki panujące w krwiobiegu i tkance nowotworowej. To wymagające, ale kluczowe analizy – od nich zależy kolejny krok, tj. przejście do bardziej zaawansowanych badań biologicznych – mówi kierowniczka projektu dr inż. Joanna Zajda.

Fot. Autosampler CE – urządzenia do elektroforezy kapilarnej. Źródło: Politechnika Warszawska

Badania są realizowane w ramach grantu Narodowego Centrum Nauki MINIATURA pt. „Połącz kropki... z przeciwnowotworową cisplatyną – opracowanie i charakteryzacja nowego systemu terapeutycznego na bazie kropek kwantowych”. Prace te stanowią fundament pod dalsze badania przedkliniczne i rozwój innowacyjnych terapii opartych na nanonośnikach. – Naszym celem jest stworzenie rozwiązania, które zwiększy skuteczność leczenia nowotworów, przy jednoczesnym zmniejszeniu toksyczności dla pacjenta. Jeśli uda się potwierdzić działanie systemu ZnO QDs-cisplatyna, zyskamy obiecującą platformę dla bardziej bezpiecznej i celowanej chemioterapii oraz nowe narzędzie w dynamicznie rozwijającej się dziedzinie, jaką jest nanomedycyna  – podsumowuje dr inż. Joanna Zajda.

Politechnika Warszawska