Atklājumi.lv

e-žurnāls par zinātni, cilvēku un rītdienas tehnoloģijām

Grafēns un lāzers iznīcina vēža šūnas pelēm

Detaļas: Publicēts 18 Septembris 2010

Grafēns, kā to pēdējā laikā atspoguļo atbilstošo publikāciju biežums zinātniskajā periodikā, ir jauna, pie nanotehnoloģiju debesīm parādījusies zvaigzne. To izmantojot, inženieri gatavojas būvēt nākošās paaudzes tranzistorus, superjūtīgus sensorus, kas spēs noteikt vienas atsevišķas molekulas potenciālu un supervadītāju elektrodus. Tagad noskaidrojies, ka grafēnu, ļoti iespējams, gaida spoža nākotne arī medicīnas jomā.

Izrādījās, ka, ievadot grafēnu ar vēzi slimas peles asinsritē, tas uzkrājas tieši audzēja šūnās. Ja pēc tam peles apstaro ar lāzera staru, kas noregulēts uz infrasarkanam tuvējo diapazonu, tad audzēji burtiski sadeg, bet dzīvnieki izveseļojas. Turklāt, kas jo īpaši iedvesmo, pētnieki pelēm pēc šīs apstrādes nav atraduši nekādus nevēlamas blakusefektus.
Ideja, ka audzēju varētu sadedzināt ar kādu, tajā ievietotu nanodaļiņu palīdzību jau sen ir apciemojusi zinātnieku galvas. Taču neviens no pārbaudītajiem nanomateriāliem nebija ideāls. Piemēram, ogļekļa nanocaurules uzkrājās ne tikai audzējā, bet arī citos peles orgānos, un, sākot audzēju dedzināt ar lāzeru, sadega ne tikai tas.

Grafēnu var nosaukt par oglekļa nanocaurules radinieku - tas ir tāds pats oglekļa atomu slānis, vienīgi tas nav cilindra formā, bet gan plakans. Šī līdzība uzvedināja uz domu, ka arī tam vajadzētu labi uzkrāties audzējos. Un, kad zinātnieki nolēma paskatīties, kā grafēns uzvedīsies ar vēzi slimas peles organismā, rezultāti izrādījās vienkārši spīdoši - kaut kāda iemesla dēļ (iespējams, tieši savas plakanās struktūras dēļ) grafēns audzējā uzkrājas daudz labāk, bet citos audos praktiski nepaliek.

Eksperimentā izmantoja grafēnu, kas bija pārklāts ar bioloģiski saderīgu apvalku no polietilēnglikola ("kails" grafēns dzīvā organismā ir nestabils). Eksperiments sastāvēja no vairākām daļām.

Vispirms pētniekiem vajadzēja vienkārši noskaidrot, kas notiek ar grafēnu pēc tam, kad tas ir nokļuvis organisma iekšienē. Tāpēc grafēnu iezīmēja ar fluorescējošu krāsvielu Cy7, ievadīja vēnā eksperimentā izmantotajām pelēm un tad sāka reizi vairākās stundās mērīt tā saturu asinīs. Izrādījās, ka jau pēc sešām stundām tā līmenis nokrītas gandrīz līdz nullei. Tas pētniekus ļoti pamatīgi iepriecināja. Tagad zinātnieki grafēnu ievadīja asinīs pelēm ar mākslīgi izraisītiem audzējiem un sāka vērot tā sadalījuma dinamiku peles ķermenī. Izrādījās, ka jau pēc 24 stundām grafēns uzkrājas audzēja rajonā un ir daudz vājāk sastopams visā pārējā ķermenī. Ir vērts atzīmēt, ka nierēs grafēna līmenis palika salīdzinoši augsts; pētnieki pieļāva, ka dažas grafēna daļiņas ir tik mazas, ka var pamest organismu ar urīnu.

Tagad zinātnieki nolēma nodarboties tieši ar vēža ārstēšanu. 33 peles saņēma vēža audzēju labajā plecā; pēc tam 17 no tām izdarīja grafēna injekciju, bet pārējās atstāja kontrolei. Diennakti pēc injekcijas desmit injicētās un desmit neinjicētās peles tika apstarotas ar lāzeru, kura viļņa garums bija 808 nm - šāda viļņa garuma gaismu grafēns absorbē īpaši labi. Tādējādi zinātnieki strādāja ar vienu eksperimentālo ("grafēns + apstarošana") grupu un trim kontroles ("tikai grafēns", "tikai apstarošana" un "ne viens, ne otrs").

Eksperimentālās grupas peļu audzēji burtiski sadega - ķermeņa virsmas temperatūra apstarošanas vietā palielinājās līdz 50° (kontroles grupu pelēm - tikai par 2°). Nākošajā dienā vēzis šīm pelēm pazuda, atstājot pēc sevis tikai raksturīgu melnu rētu, kas manāmi samazinājās nedēļu pēc apstarošanas. Visas tās 40 dienas, kamēr notika pētījums, šīm pelēm neatklāja nekādas audzēja atjaunošanās pazīmes. Tai pat laikā visās trijās kontroles grupās peļu audzēji nekur nepazuda, un vidējais to dzīves ilgums pēc eksperimenta sākuma bija 16 dienas.

Rezultāti bija spīdoši, taču no tiem nebūtu nekādas jēgas, ja metodei atklātos nopietni blakusefekti, kādi, piemēram, tika novēroti, izmantojot oglekļa nanocaurulītes. Taču arī šeit viss bija nevainojami - 40 dienu laikā, kamēr tika veikts pētījums, neviena eksperimentālās grupas pele nenomira, tām netika novēroti slimību simptomi vai svara samazināšanās; pēc eksperimenta beigām zinātnieki izpētīja eksperimentālās grupas peļu iekšējo orgānu griezumus un neatklāja nekādas bojājumu pazīmes.

Protams, vēl ir pāragri teikt, ka ir parādījusies burvju nūjiņa, kas ar vienu vēzienu izdziedēs visus slimos. Vienkārši tas ir ļoti veiksmīgs pilotpētījums. Grupas, ar kurām tika veikts pētījums, bija pārāk mazas, bet eksperimenta laiks - pārāk īss, un ir pilnīgi iespējams, ka kāds viltīgs blakusefekts ir izvairījies no zinātnieku uzmanības. Turklāt, peļu audzēji bija nevis "savējie" - izveidojušies viņu pašu organismā, bet gan transplantanti, tas ir, pārstādīti. Pilnīgi iespējams, ka grafēns tajos kādu iemeslu dēļ uzklājas labāk, nekā "savējos". Bija arī vairāki neskaidri momenti pētījumā. Piemēram, kad zinātnieki apgalvoja, ka izveseļojušās peles nekritās svarā, viņi tās salīdzināja ar kontroles grupām, kuras bija slimas ar vēzi un nevarēja neizjust problēmas ar veselību. Turklāt, peles arī biežāk saslimst ar vēzi un daudz vieglāk izveseļojas no tā, nekā cilvēki, un tālākie eksperimenti ar citām dzīvnieku sugām var likt mums nolaisties atpakaļ uz zemes.

Tomēr šis pētījums ir lielisks sākums, un cerēsim, ka turpinājums izrādīsies tikpat labs.

Attēls: Wikimedia Commons

Avots:

Kai Yang, Shuai Zhang, Guoxin Zhang, Xiaoming Sun, Shuit-Tong Lee, Zhuang Liu. Graphene in Mice: Ultrahigh In Vivo Tumor Uptake and Efficient Photothermal Therapy. // Nano Letters. Article ASAP. Publication Date (Web): August 4, 2010. DOI: 10.1021/nl100996u.

Vera Bašmakova

Ilmāra Cīruļa tulkojums

Raksts pārpublicēts no elementy.ru