Спосіб персоналізації магнітної нанотерапії злоякісних новоутворень

Реферат: Спосіб персоналізації магнітної нанотерапії злоякісних пухлин включає інфузію безпосередньо до кровотоку злоякісної пухлини магнітомеханохімічно синтезованого магніточутливого нанокомлексу, в склад якого входять наночастинки оксиду заліза з протипухлинним препаратом. Перед проведенням магнітної нанотерапії отримують біопсійний матеріал пухлинної тканини, іммобілізують його in vitro магніточутливим нанокомлексом з магнітним моментом насичення 10,5 емо/г, площею петлі гістерезису 1135,4 ерг/г та g-фактором 2,43. Далі опромінюють неоднорідним електромагнітним і постійним магнітним полем в діапазоні 5-8 мТл та на основі визначеного максимального в злоякісних клітинах показника рівня апоптозу визначають персоналізовані параметри опромінення постійного магнітного поля для магнітної нанотерапії. UA 103821 U (54) СПОСІБ ПЕРСОНАЛІЗАЦІЇ МАГНІТНОЇ НАНОТЕРАПІЇ ЗЛОЯКІСНИХ НОВОУТВОРЕНЬ UA 103821 U UA 103821 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, а саме до онкології, і може бути використана як метод терапії при комплексному лікуванні онкологічних хворих. Відомий спосіб магнітної терапії злоякісних пухлин, за яким проводять введення препарату та рівномірне нагрівання пухлини до 42-60 °C із наступним підтриманням заданої температури протягом 45-60 хвилин за допомогою електромагнітних хвиль радіодіапазону, що підвищує чутливість пухлинних клітин до хіміо- та радіаційної терапії [1]. Однак, даний спосіб має недоліки: гіпертермія може призводити до пригнічення капілярного кровообігу, порушення роботи серцево-судинної системи, опіків, погіршення транспорту хіміопрепарату і знижувати ефект лікування. За прототип вибрано спосіб магнітної нанотерапії злоякісних пухлин [2], який включає введення протипухлинного магніточутливого нанокомплексу (МНК) з використанням електромагнітного опромінення (ЕО) для рівномірного нагріву пухлини до 42-60 °C, що ініціює абляцію (вапоризацію) пухлини. Позитивним у прототипі є те, що для локалізації МНК при терапії пухлин використовується постійне магнітне (ПМ) поле, а під впливом високочастотного ЕО наночастинки ініціюють магнітотеплові ефекти, завдяки чому пухлинні клітини безпосередньо знищуються або стають більш чутливими до дії препарату. Недоліками прототипу є незначна поверхнева селективність наночастинок між злоякісними і нормальними клітинами; уповільнення кровотоку в пухлині при температурах вище 41 °C; негативний вплив сильних магнітних полів на пацієнтів; зниження генерації тепла наночастинками під впливом радіочастотного опромінення, обмежена можливість персоналізації протипухлинної терапії з причини високої варіабельності магнітних параметрів внаслідок різного вмісту іонів заліза в злоякісних пухлинах та їх біологічних властивостей через генетичну неіндентичність навіть для одного виду злоякісних клітин. В основу корисної моделі поставлена задача у способі магнітної нанотерапії злоякісних пухлин удосконалити ефективність персоналізованих результатів протипухлинного лікування шляхом проведення перед магнітною нанотерапією отримання біопсійного матеріалу пухлинної тканини, іммобілізації його in vitro магніточутливим нанокомлексом, який має магнітний момент насичення 10,5 емо/г, площу петлі гістерезису 1135,4 ерг/г та g-фактор 2,43, далі опромінюють неоднорідним електромагнітним і постійним полем в діапазоні 5-8 мТл та на основі визначеного максимального в злоякісних клітинах показника рівня апоптозу визначають персоналізовані параметри опромінення постійного магнітного поля для магнітної нанотерапії, що дасть можливість підвищити ефективність протипухлинного лікування та знизити побічні ефекти за рахунок кращої цільової доставки препарату і використання персоналізованих режимів ПМ поля при ЕО. Поставлена задача вирішується таким чином. Як терапевтичний засіб використовують магнітомеханохімічно синтезований нанокомплекс з магнітним моментом насичення 10,5 емо/г, площею петлі гістерезису 1135,4 ерг/г та g-фактором 2,43, за допомогою якого in vitro іммобілізують біопсійний матеріал пухлинної тканини, опромінюють неоднорідним електромагнітним та ПМ полем у діапазоні 5-8 мТл та на основі максимального в злоякісних клітинах рівня апоптозу визначають персоналізовані параметри опромінення ПМ поля для магнітної нанотерапії. ЕО ініціює ефект, який здатен нелінійно модулювати інтенсивність протікання вільнорадикальних біохімічних реакцій в організмі за рахунок магніто-спінових ефектів у радикальних парах. При цьому тепловий ефект дії електромагнітного поля низької інтенсивності радіочастотного діапазону в умовах помірної гіпертермії є незначним. Комбінована дія магнітомеханохімічного синтезованого магніточутливого нанокомплексу та локальне опромінення ПМ та електромагнітного поля, в залежності від напрямку спіну модулює в пухлині зміну константи швидкості вільно-радикальних реакцій, що призводить до підвищення дерегуляції електронного і протонного транспорту в мітохондріях і послідуючого оксидативного стресу [3]. Підвищення ефективності лікування при використанні способу персоналізації магнітної нанотерапії злоякісних новоутворень обумовлено тим, що магнітні властивості злоякісних клітин достатньо варіабельні для кожної злоякісної пухлини та залежать від накопичення в них комплексів вільного заліза, залізовмісних білків та магнітних властивостей магніточутливого нанокомплексу з парамагнітним ДР. Тому, визначена in vitro величина ПМ поля для конкретної злоякісної пухлини з магніточутливим нанокомплексом, що визначає напрямок спіну вільних радикалів у процесі персоналізованої магнітної нанотерапії більш ефективно інгібує синтез АТФ в пухлинних клітинах та викликає більшу їх загибель в наслідок апоптозу. Прикладом реалізації заявленого способу може бути експериментальне дослідження. 1 UA 103821 U 5 10 15 20 Протипухлинну активність вивчали на мишах-самцях C57BL/6 масою 18-20 г. В усіх дослідах використовували наночастинки Fe3O4 (Sigma Aldrich) розміром 40 нм та протипухлинний препарат ДР виробництва Пфайзер Італія С.р.л., Італія. Трансплантацію пухлинних клітин карциноми легені Льюїс здійснювали введенням тваринам у праве стегно 30 % суспензії клітин, об'ємом 0,4 мл в середовищі 199. Введення тваринам магніточутливого нанокомплексу з магнітним моментом насичення 10,5 емо/г, площею петлі гістерезису 1135,4 ерг/г та g-фактором 2,43: ДР в масовій концентрації 3 мг на 1 кг ваги тварини, наночастинки Fe3O4 в масовій концентрації 3 на 1 кг ваги тварини. Електромагнітне опромінення (ЕО) і введення препаратів у хвостову вену тварин об'ємом 0,2 мл в розчині 0,9 % NaCl починали на 2 добу після перещеплення пухлини і проводили 1 раз в 2 доби. Локальне неоднорідне ЕО пухлини тварин проводили експериментальним прототипом апарату "Магнітерм" (Радмір, Україна) з магнітодипольним аплікатором, що мав голчатий локалізатор та неодимовий постійний магніт зі зміною магнітною індукцією ПМ поля на відстані 8 мм від кінця диполів від 5 до 8 мТл та частотою ЕО 70 МГц з вихідною потужністю 75 Вт. Весь курс складався з 5 в/в ін'єкцій та 5 ЕО та впливу ПМ поля. Внутрішньопухлинна температура не перевищувала 38 °C. У таблиці 1 наведені результати виміру магнітних властивостей, індукції постійного магнітного поля аплікатора та ефект впливу магнітної нанотерапії на апоптоз з біопсійного матеріалу пухлини карциноми легені Льюїс, яка мала магнітні властивості: магнітний момент насичення m=0,19 емо/г, площу петлі гістерезису S=8 ерг/г та концентрацію вільних радикалів 15 С=10 спін/мг. Аналіз наведених результатів свідчить, що максимальний апоптоз у пухлинні та мінімальний в навколишні тканини, що оточували пухлини, спостерігався при індукції ПМ поля аплікатора 5 мТл. Таблиця 1 Вплив величини ПМ поля на апоптоз біопсійного матеріалу пухлини карциноми легені Льюїс Індукція постійного магнітного поля аплікатора, мТл 5 8 25 30 Апоптоз карциноми легені Льюїс, % 84,4 56,9 Нелінійну кінетику об'єму росту пухлини карциноми легені Льюїс у тварин під впливом магнітної нанотерапії оцінювали за допомогою фактора росту  та коефіцієнта  гальмування росту пухлини [4]. Результати проведеного дослідження наведено в таблиці 2. Аналіз отриманих даних свідчить, що параметр =0,220±0,004 був найменший, а параметр =1,25 був найбільший для 3-ї групи тварин, яким вводили МНК з наступним ЕО пухлин зовнішнім локальним неоднорідним ПМ 5 мТл та електромагнітними полями при помірній гіпертермії. Таблиця 2 Зміни фактора росту і коефіцієнта гальмування росту пухлини карциноми легені Льюїс у мишей C57BL/6 після магнітної нанотерапії № Група тварин 1 2 Контроль(без впливу) ДР + Fе3О4+ЕО+ПМ поле(8мТл) ДР + Fe3O4 +ЕО+ПМ поле (5мТл) 3 Фактор росту пухлини , -1 доба 0,276±0,004 0,255±0,004* + 0,220±0,004* Коефіцієнт гальмування росту пухлини , відн.од. 1,00 1,13 1,25 * - Статистично значущі відмінності порівняно з контролем, рівень значущості р < 0,05. + - Статистично значущі відмінності порівняно з 2 групою тварин , рівень значущості p < 0,05. 35 Наведений приклад підтверджує досягнення позитивного ефекту терапії злоякісних новоутворень в результаті здійснення заявленого способу. Джерела інформації: 1. Электромагнитное поле радиоволн в онкологии / В.Э. Орел, И.И. Смоланка, С.И. Коровин [и др.]. - Киев: Книга плюс, 2005. - 152 с. 2 UA 103821 U 5 2. Magnetic nanoparticle hyperthermia in cancer treatment / A.J. Giustini, A.A. Petryk, S.M. Cassim [et al.] // Nano LIFE. - 2010. - Vol. 1, № 1-2. - P. 17-32 (прототип). 3. Орел В.Э. Магнитная нанотерапия рака / В.Э. Орел, Н.Н. Дзятковская, А.В. Романов. Saarbrucken: LAP Lambert Academic Publishing, 2013. - T. 1. - 221 с. 4. Эмануэль Н.М. Кинетика экспериментальных опухолевых процессов / Н.М. Эмануэль. М.: Наука, 1977. - 419 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Спосіб персоналізації магнітної нанотерапії злоякісних пухлин, що включає інфузію безпосередньо до кровотоку злоякісної пухлини магнітомеханохімічно синтезованого магніточутливого нанокомлексу, в склад якого входять наночастинки оксиду заліза з протипухлинним препаратом, після чого проводять одночасне локальне опромінення злоякісної пухлини неоднорідним електромагнітним і постійним магнітним полями, який відрізняється тим, що перед проведенням магнітної нанотерапії отримують біопсійний матеріал пухлинної тканини, іммобілізують його in vitro магніточутливим нанокомлексом з магнітним моментом насичення 10,5 емо/г, площею петлі гістерезису 1135,4 ерг/г та g-фактором 2,43, далі опромінюють неоднорідним електромагнітним і постійним полем в діапазоні 5-8 мТл та на основі визначеного максимального в злоякісних клітинах показника рівня апоптозу визначають персоналізовані параметри опромінення постійного магнітного поля для магнітної нанотерапії. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3