KTU mokslininkė: nanodalelės gali pernešti vaistus tiesiai į vėžio ląsteles

Nanodalelės žymi proveržį medicinoje – jos atveria naujas galimybes vėžio gydymui, pristatydamos vaistus tiesiai į naviko ląsteles – tokiu būdu pasiekiamas didesnis gydymo efektyvumas. Nanotechnologijoms besivystant ir Lietuvoje, KTU Medžiagų fizika ir nanotechnologijos bakalauro studijų programai suteiktas kokybės ženklas EUR-ACE®.

Kauno technologijos universiteto Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto (KTU MGMF) docentė dr. Kristina Bočkutė teigia, kad nanomedžiagos – tai medžiagos, kurių bent vienas matmuo yra nuo 1 iki 100 nanometrų (nm).

Ji pastebi, kad žmogaus plauko skersmuo yra apie 80 – 100 tūkst. nm. Nm yra viena milijardinė metro dalis arba 100 000 kartų mažesnis už žmogaus plauko skersmenį.

„DNR dvigubos spiralės plotis yra apie 2,5 nm. Taigi, kai kurios nanomedžiagos yra tik šiek tiek didesnės už DNR molekulę. Daugelis virusų yra nuo 20 iki 300 nm. Raudonųjų kraujo kūnelių skersmuo yra apie 6000–8000 nm. Bakterijos yra maždaug 1–2 tūkst. nm. dydžio”, – pavyzdžiais dalijasi K. Bočkutė.

Pasak jos, tokio mažo mastelio medžiagos pasižymi unikaliomis savybėmis, kurios atsiranda dėl mažo dydžio, didelio paviršiaus ploto ir tūrio santykio bei kvantinių efektų, kurie tampa reikšmingi nanoskalėje.

Efektyvesnė vaistų pernaša

Nanotechnologijų pasiekimai yra matomi įvairiose srityse, o itin ryškūs jų – medicinoje. KTU mokslininkė išskiria tris nanodalelių taikymo būdus sveikatos priežiūros sektoriuje.

Pirmasis – vaistų pristatymas. Nanodalelės gali pernešti vaistus tiesiai į sergančias ląsteles ar audinius. Šis tikslinis metodas gali padidinti vaistų veiksmingumą, kadangi tiekiant vaistus tiesiai į gydomą vietą, jų reikia mažiau, todėl pacientams pasireiškia mažiau šalutinių poveikių.

Antrasis – vaizdavimas ir diagnostika. Nanodalelės gali būti sukurtos sąveikai su konkrečiomis kūno molekulėmis arba ląstelėmis.

„Pavyzdžiui, kvantinių taškų fluorescencija (reiškinys, kai kvantiniai taškai sugeria šviesą ir po to ją išspinduliuoja kitos spalvos šviesa) naudojama biologinių struktūrų vaizdavimui. Tai leidžia anksti aptikti biologinių struktūrų pažeidimus. Taip pat nanodalelėmis pagrįsti vaizdavimo metodai gali pasiūlyti didesnį jautrumą ir tikslumą, palyginti su tradiciniais metodais“, – aiškina KTU mokslininkė.

Trečiasis – kitos medicinos sritys, pavyzdžiui, audinių inžinerija ir regeneracinė medicina. Nanodalelių karkasai (trimačiai struktūriniai elementai, sudaryti iš nanodalelių) gali būti naudojami kuriant 3D ląstelių kultūras, kurios imituoja žmogaus audinius. Šis ląstelių auginimo būdas yra naudojamas vaistų tikrinimui, prieš pateikiant juos į rinką.

„Taip pat teranostikoje, kuri sujungia terapiją ir diagnostiką. Nanodalelės gali būti sukurtos taip, kad ne tik pristatytų vaistus, bet ir būtų aktyvinamos šviesa ar šiluma, jog sunaikintų sergančias ląsteles, taigi, būtų galima taikyti tikslingesnį gydymo metodą. Dabar tiriamos aukso nanodalelės (angl. gold nanoshells)“, – dalijasi K. Bočkutė.

Saugesnis ir tikslesnis gydymas

KTU mokslininkė teigia, kad nanodalelės, palyginti su tradiciniais vėžio gydymo būdais, suteikia saugesnį ir tikslesnį gydymą bei savalaikę diagnostiką.

K. Bočkutė aiškina, kad naviko kraujagyslės yra „nesandarios“, palyginti su sveikomis. Navikas greitai auga ir reikalauja greito aprūpinimo krauju, todėl susidaro blogai suformuotos kraujagyslės su tarpais.

Ji tęsia, kad dėl savo mažo dydžio nanodalelės gali prasiskverbti pro šiuos naviko kraujagyslių tarpus ir kauptis jo audinyje. Taip pat dažnai sutrinka limfinė sistema, kuri pašalina skysčius iš audinių. Tokiu būdu nanodalelės ilgiau išlieka susikaupusios naviko viduje, o tai padidina jų veiksmingumą.

Ji pastebi, kad nanotechnologijos vis dar yra sąlyginai ankstyvoje vystymosi stadijoje, todėl ateityje laukia daug reikšmingų proveržių šioje srityje. Šiuo metu nanotechnologijos jau taikomos medicinoje, elektronikoje, aplinkosaugoje ir kitose srityse, o artimiausiais metais tikimasi dar daugiau praktinių produktų.

„Pavyzdžiui, medicinoje nanodalelės taps dar kompleksiškesnės ir tikslesnės, veikdamos kaip tikslinės vaistų tiekimo priemonės, padidindamos gydymo veiksmingumą ir sumažindamos šalutinį poveikį“, – sako K. Bočkutė.

Ji svarsto, kad mikroskopiniai robotai arba nanobotai galės būti plačiau naudojami ankstyvam ligos aptikimui, tikslinėms intervencijoms organizme ir audinių gydymui ląstelių lygiu.

Įvertinta kokybės ženklu

Nanotechnologijų sričiai sparčiai besivystant, KTU MGMF gavo kokybės ženklą EUR-ACE®, kuriuo buvo įvertinta Medžiagų fizika ir nanotechnologijos bakalauro studijų programa, bei įgijo akreditaciją iki 2029 m. Ši akreditacija yra pirmoji ir vienintelė Lietuvoje.

EUR-ACE® ženklas yra kokybės sertifikatas, skirtas bakalauro ir magistro inžinerijos studijų programoms, kurį suteikia Europos inžinerinio išsilavinimo akreditavimo tinklas (ENAEE). Norint, kad programa gautų EUR-ACE® ženklą, ji turi įrodyti, jog atitinka EUR-ACE® standartus ir ENAEE apibrėžtus mokymosi rezultatus.

Pasak K. Bočkutės, tai įrodo programos kokybę ir atitiktį tarptautiniams standartams bei užtikrina, kad abolventai turi reikiamų žinių ir įgūdžių, jog būtų sėkmingi inžinieriai ir technologai.

„EUR-ACE® akredituotos programos absolventai turi kvalifikaciją, kurią pripažįsta ir vertina darbdaviai visoje Europoje. Tai gali suteikti jiems konkurencinį pranašumą darbo rinkoje“, – sako ji.

KTU mokslininkė papildo, kad EUR-ACE® ženklas gali atverti duris bendradarbiavimui ir partnerystei su kitais Europos universitetais bei mokslinių tyrimų institucijomis, siūlančiomis panašias akredituotas programas.

K. Bočkutė teigia, kad Medžiagų fizika ir nanotechnologijos yra tarpdisciplininė studijų programa, sujungianti fizinius ir technologijos mokslus bei suteikianti tvirtus fizikos, matematikos ir technologinių problemų sprendimo įgūdžius.

Ši programa yra pirmoji Lietuvoje, suteikianti dvigubą – technologijų ir fizinių mokslų – bakalauro laipsnį.

„Aukštųjų technologijų ir kitose pramonės srityse nuolat reikia specialistų, galinčių kurti inovacijas ar vystyti dabartines technologijas. O kur dar šiuo metu vykstanti puslaidininkių krizė, kurią sukėlė ne tik COVID-19 pandemija, bet ir medžiagų inžinierių trūkumas. Šios studijos atvers profesines galimybes tiek Lietuvoje, tiek ir kitose pasaulio šalyse“, – pastebi KTU mokslininkė K. Bočkutė.

Ji papildo, kad šios programos studentai gali naudotis aukštųjų technologijų įranga, kurti realius produktus, spręsti aktualias inžinerines problemas ir dirbti tarpdisciplininėse komandose.