Nanodariniai diagnostikai ir gydymui: nanomedicinos link

542 Medicina (Kaunas) 2006; 42(7)

Nanodariniai diagnostikai ir gydymui: nanomedicinos link

Ričardas Rotomskis1, 2, Giedrė Streckytė1, Vitalijus Karabanovas1

Vilniaus universiteto 1Lazerinių tyrimų centras, 2Onkologijos institutas

Raktažodžiai: nanodalelės, priešvėžiniai vaistai, vaistų pernaša, puslaidininkiniai kvantiniaitaškai, fluorescencinis vaizdinimas.

Santrauka. Nanotechnologijos apima plačią mokslinių tyrinėjimų ir technologijų kūrimo sritį,kurios objektas – labai mažų dydžių – nuo 1 iki 100 nm struktūros. Šios srities mokslininkai kuriadaugiafunkcius nanodalelių darinius, kurie taikomi medicinoje ligoms diagnozuoti bei gydyti.Tyrimų duomenimis, tikslingas priešnavikinių vaistų pristatymas į konkrečius taikinius ląstelėsear audiniuose gali būti pasiektas patalpinus vaistus į nanodaleles. Įkapsuliuoti į nanodalelescitostatikai veikia veiksmingiau ir sukelia mažiau šalutinių poveikių. Puslaidininkiniai kvantiniaitaškai yra nanodalelės, pasižyminčios unikaliomis fotocheminėmis ir fotofizikinėmis savybėmis.Jų fluorescencija keliomis eilėmis intensyvesnė nei įprastų fluoroforų, o fluorescencijos juostossiauros. Prie kvantinių taškų kovalentiniais ryšiais prijungus biologinio atpažinimo molekules,tokias kaip peptidai, antikūnai ar nukleorūgštys, juos galima tikslingai nukreipti į taikinius ląstelėsear audiniuose ir taip gauti fluorescencinius vaizdus. Taikant kvantinius taškus, fluorescenciniovaizdinimo jautrumas, lyginant su įprastais organiniais fluoroforais, padidėja nuo 10 iki 100kartų. Šioje apžvalgoje aptariamas nanodalelių taikymas navikų diagnostikai ir gydymui, taippat kvantinių taškų taikymas biomedicinoje ląstelėms ir audiniams atvaizduoti.

ĮvadasŠių dienų onkologijoje naudojami keturi pagrindi-

niai kovos su vėžiu metodai: chirurginis navikų ša-linimas, chemoterapija, spindulinė terapija ir pasta-raisiais metais pradėta diegti į klinikinę praktiką foto-sensibilizuota navikų terapija. Siekiant veiksmingogydymo, įvairūs metodai ir metodikos derinami tarpu-savyje, ieškoma naujų būdų ir cheminių junginių, kurieveiksmingai veiktų navikines ląsteles ir kuo mažiaukenktų sveikoms. Tačiau, nepaisant mokslininkų ir me-dikų pastangų, kova su navikinėmis ligomis išliekadidelė problema, o mirčių skaičius nuo navikinių ligųtebėra antroje vietoje po širdies ir kraujagyslių ligų.

Viena pagrindinių šiandieninio onkologijos moksloproblemų – selektyvaus navikinio darinio pašalinimoar sunaikinimo būdo radimas. Chemoterapiniai vaistainėra selektyvūs naviko atžvilgiu ir neigiamai veikiavisą žmogaus organizmą. Spinduliai, naudojami na-vikams švitinti, taip pat nėra selektyvūs, todėl gydantspindulinės terapijos metodu, pažeidžiami ir aplinki-niai sveiki audiniai. Vienas iš radikaliausių metodųyra chirurginis, tačiau ir chirurgai turi daug problemų,šalindami arti pažeidimams jautrių vietų esantį naviką.Be to, norint užtikrinti sėkmingą operaciją, tenka ša-linti ir prie naviko esančius sveikus audinius. XX a.aštuntajame dešimtmetyje sukurtas naujas navikinių

ligų gydymo metodas – sensibilizuota navikų terapija(literatūroje dažnai vadinamas fotodinamine terapija)pasižymi selektyvumu navikiniams dariniams, tačiaujo taikymą riboja daugelis kitų veiksnių (1, 2). Todėlir toliau mokslininkų onkologų ir kitų sričių specialistųtyrinėjimų objektas – naujų veiksmingų priešvėžiniųvaistų bei metodų paieška.

Į pagalbą medikams ateina naujausios technolo-gijos. Atrodo, ypač perspektyvios yra nanotechnolo-gijos. Gal dauguma hipotezių kol kas dar atrodo fan-tastiškos ir nelabai realios, tačiau pastaraisiais metaispasirodžiusių šia tema mokslinių straipsnių autoriaijau siūlo realų nanotechnologijų taikymą sprendžiantkai kurias medicinos problemas.

Nanotechnologijoms priskiriamos tyrinėjimų irtechnologijų sritys, kurių objektas – struktūrų, įrankiųar sistemų, jeigu jų matmenys yra nuo 1 iki 100 nm,kūrimas. Dėl mažo dydžio tokios struktūros pasižymiunikaliomis savybėmis bei funkcijomis. Beveik visosšios dalelės, atitinkamai chemiškai modifikavus jųpaviršių, gali tapti biosensoriais, fluorescenciniais žy-menimis, tiksliniais vaistų nešikliais (1 pav.).

Nanotechnologijos sudaro beveik neribotas gali-mybes kuriant modifikuotas nanodaleles įvairiausiemsmedicinos tikslams (2 pav.).

Nanodydžių instrumentai ir jų komponentai yra tos

Adresas susirašinėti: R. Rotomskis, Vilniaus universiteto Lazerinių tyrimų centras, Saulėtekio 9, 10222 VilniusEl. paštas: [email protected]

543

pačios eilės dydžiai kaip biologiniai vienetai (3 pav.).Jie mažesni už žmogaus ląsteles, kurių skersmuo

10000–20000 nm ir jų organeles, panašaus dydžio kaipdidelės biologinės makromolekulės, tokios kaip fer-mentai ir receptoriai (3). Nanodalelės, kurių skersmuoiki 50 nm, yra mažesnės už biologinių ląstelių memb-ranų poras. Tai didžiulis privalumas, kuris panaudo-jamas įvairiausiems diagnostikos ir gydymo tikslams.Vaistams pernešti tinkama dalelė turi būti pakankamaimaža, kad būtų išvengta filtracijos per blužnies fila-mentus ir išvengta fagocitozės (4). Mažos dalelės sąly-

goja jų sąveiką su biomolekulėmis ant ląstelių pavir-šiaus ir viduje (5). Galimybė patekti į gyvą ląstelę –puiki klinikinės praktikos perspektyva. Sąveikos sureceptoriais, nukleorūgštimis, transkripcijos faktoriaisir kitais signaliniais baltymais molekulių dydžių lyg-menyje suteikia informacijos, kuria remiantis, galimageriau suprasti sudėtingus informacijos perdavimo irprocesų reguliavimo tinklus, kurie valdo sveikų (6) irligos pažeistų (7) ląstelių veiklą.

Nanostruktūros gali būti gaminamos iš polimerų,keramikos, silicio arba sukuriamos dendritų ar lipo-

1 pav. Daugiafunkcė nanodalelėDalelės apvalkalas gali būti modifikuotas hidrofiliniaispolimerais, tikslinėmis biologinio atpažinimo, vaistųmolekulėmis arba vaizdinimo žymenimis. Vidinis da-lelės branduolys gali būti kietas (pvz., kvantinių taškų)

arba skystas (pvz., liposomų).

2 pav. Nanotechnologijų taikymas medicinostikslams

Keičiant nanodalelių dydį ir modifikuojant paviršių,galima jas taikyti įvairiose medicinos srityse.

Vaisto pristatymoį taikinį molekulė

Branduolys

Apvalkalas

Vaistai

Vaizdinimožymuo

Polietilenglikolis

Medicininiai taikymai

NanotechnologijaTyrimai Klinika

Vaistoatrinkimas

Genųpristatymas

(transfekcija)

Diagnozė

Vaistopristatymas(terapija)

Detekcija(vaizdinimas)

Diagnozė/stebėjimas

(ligos žymenys)

3 pav. Santykiniai nanodalelių dydžiai palyginus su žinomų dydžių vienetaisAdaptuota iš 3 literatūros šaltinio.

Vanduo Antikūnas Bakterija Vėžinė A periodas TenisoGliukozė Virusas ląstelė kamuoliukas

10–1 1 10 102 103 104 105 106 107 108

Nanometrai

Liposoma Dendrimeras Aukso nanolukštas Kvantinis taškas Fulerenas


Medicina (Kaunas) 2006; 42(7)

544

somų pagrindu (3 pav.). Šios struktūros yra lankstes-nės ir gali atlikti daugiau funkcijų. Patekusios į orga-nizmą, nanodalelės nesukelia imuninio atsako. Galimasukurti tokias nanodaleles, kurių neveikia mikrobai.Jų nesuardo fermentai, todėl į daleles įkapsuliuoti vais-tai yra apsaugoti.

Diagnostikai ir gydymui nanodalelės panaudoja-mos įvairiais būdais: (a) į jų ertmę galima įkaspuliuotivaistus arba žymenis; (b) jų paviršių galima įvairiaimodifikuoti arba prijungti specifines molekules, selek-tyviai nukreipiančias daleles į pasirinktą tikslą ląs-telėje; (c) nanodalelių porų dydį galima reguliuoti pa-gal poreikį selektyviai įsiurbti arba išleisti biologiniusar terapinius agentus. Tinkamai modifikuoto pavir-šiaus (1 pav.) ir mažiau nei 50 nm nanodalelės patenkaį ląsteles endocitozės būdu. Ši savybė panaudojamaviduląstelinei diagnostikai ir gydymui. Puslaidinin-kinės nanodalelės („kvantiniai taškai“) pasižymi spe-cifinėmis optinėmis savybėmis, kurios panaudojamosdiagnostiniam fluorescenciniam vaizdinimui.

Šiame apžvalginiame straipsnyje apžvelgiami pas-tarųjų metų tyrinėjimų rezultatai taikant nanodalelesnavikų diagnostikai ir gydymui bei kvantinius taškusfluorescenciniam vaizdinimui.

Navikų ypatybės ir priešnavikinių vaistųpernašaKuriant chemoterapinius vaistus, stengiamasi pa-

sinaudoti tam tikromis navikinių darinių savybėmis,kurios gali padėti priešnavikiniam vaistui selektyviaikauptis navike arba ieškoma būdų, kaip selektyviaipažeisti gyvybines navikinių darinių funkcijas nepa-žeidžiant aplinkinių sveikų audinių. Ieškoma struk-tūrinių, genetinių, morfologinių navikinių darinių ypa-tybių ir būdų, kaip, pasinaudojant šiomis ypatybėmis,pažeisti navikinius darinius kaip visumą arba selek-tyviai navikines ląsteles.

Neoplazminiai audiniai gali būti suskirstyti į trissritis: kraujagyslių, intersticinę (tarpaudininę) ir ląs-telinę (8) (4 pav.). Navikų vaskulizacija yra nehomo-geniška, egzistuoja nekroziniai bei hemoraginiai regio-nai ir sutankėjusių kraujagyslių regionai, kurių vys-tymąsi sukelia poreikis aprūpinti naviką maisto me-džiagomis ir deguonimi (angiogenezė) (9). Lyginantsu fiziologiškai normaliomis kraujagyslėmis, navikųkraujagyslėms būdingi tokie pakitimai: didelis kiekisproliferuojančių endotelinių ląstelių, padidėjęs vin-giuotumas, sumažėjęs pericitų kiekis ir netaisyklingasmembranų formavimasis (10, 11). Manoma, kad pa-didėjusį kraujo indų pralaidumą reguliuoja įvairūstarpininkai, tokie kaip kraujagyslių endotelio ląsteliųaugimo faktorius (angl. vascular endothelial growth

factor – VEGF), bradikininas, azoto monoksidas (NO),prostaglandinai ir matrikso metalų proteinazės (12).Įrodyta, jog makromolekulių pernaša naviko indaisvyksta per atvirus plyšius (tarpendotelines jungtis irtransendotelinius kanalus), kraujo indų vakuolių orga-neles (angl. vesicular vacuolar organelles – VVO) irfenestracijas (13). Tačiau vienareikšmio atsakymo,kuris iš šių būdų vyrauja ir labiausiai yra atsakingasuž navikų hiperpralaidumą ir makromolekulių pernašąper kraujagyslių sieneles, nėra (13). Nepriklausomainuo pernašos mechanizmo, kelių rūšių navikų modeliųporų dydis svyruoja nuo 380 iki 780 nm (13,14). Tie-siogiai stebint fluorescenciniu mikroskopu liposomųekstravazaciją į kietą naviką (neuroblastomą C-1300),nustatytas porų dydis apie 400 nm (15).

Intersticinę naviko sritį sudaro kolageno ir elastinoskaidulų tinklas (8). Šioje struktūroje pasklidę intersti-cinis skystis ir makromolekuliniai komponentai (hialu-ronatas ir proteoglikanai) sudaro hidrofilinį gelį (8).Šiai sričiai, skirtingai nuo sveikų audinių, būdingasintersticinis slėgis, kuris sukuria jungiamojo intersti-cinio skysčio tėkmę į išorę; joje nėra anatomiškai aiš-kaus veikiančio limfinio tinklo (8, 9). Taigi priešnavi-kinių vaistų pernaša intersticinėje srityje bus valdomafiziologinių (pvz., slėgio), fizikocheminių (pvz., su-dėties, struktūros, krūvio) aplinkos ir fizikocheminiųvaisto molekulių (dydžio, struktūros, krūvio, hidro-fobiškumo) savybių (8).

Viena iš navikinių ligų gydymo strategijų – prieš-vėžinių vaistų pernaša į navikines ląsteles susiduriasu tokiomis problemomis:• kaip naviko lygmenyje nugalėti fiziologinį barjerą

(neląsteliniai mechanizmai);• kaip nugalėti atsparumą vaistui ląstelių lygmenyje

(ląsteliniai mechanizmai);• kaip kontroliuoti tolygų vaisto pasiskirstymą navi-

kiniame darinyje, jo biotransformacijas ir pasišali-nimą iš organizmo.Chemoterapijoje atsparumas (trūkumas) vaistui

suprantamas kaip poveikio nebuvimas: navikas po gy-dymo nesumažėja, arba po pradinio pagerėjimo navi-kas atauga (16).

Neląsteliniai atsparumo vaistams mechanizmai,matyt, susiję su prastai vaskulizuotomis naviko sriti-mis, kurios žymiai sumažina vaistų patekimą į navikąir taip apsaugo navikines ląsteles. Rūgštinė navikųaplinka taip pat gali priešintis bazinių vaistų poveikiui.Baziniai vaistai jonizuojami ir negali prasiskverbti permembranas. Didelis intersticinis slėgis ir mažas slėgissmulkiosiose kraujagyslėse taip pat trukdo vaisto mo-lekulių skverbimuisi (17).

Navikų atsparumas vaistams galimas ir dėl ląste-

Ričardas Rotomskis, Giedrė Streckytė, Vitalijus Karabanovas


545

linių mechanizmų, kuriuos sąlygoja pakitusi pikty-binių ląstelių biochemija – tai gali būti pakitęs speci-finių fermentų sistemų (pvz., topoizomerazių) akty-vumas, sutrikusi apoptozės reguliacija ar pakitę per-našos mechanizmai (16, 17).

Be to, priešnavikiniai vaistai yra toksiški tiek vėži-nėms, tiek ir sveikoms ląstelėms, todėl chemoterapijavisada sukelia šalutinių poveikių.

Naujausia gydymo strategija, padėsianti apeitineląstelinius ir ląstelinius atsparumo vaistams mecha-nizmus ir padidinti vaistų selektyvumą, yra priešna-vikinių vaistų jungimas prie koloidinių nanodalelių.

Nanodalelės – tai koloidinė sistema, kurios disper-sinės fazės dalelės yra mažesnės už 1 µm, dažnai, betnebūtinai, pagamintos iš polimerų. Skirtingai gami-nant gali būti gaunamos nanosferos arba nanokapsulės(5 pav.) (18). Nanosferose polimeriniame matriksedisperguotos vaisto molekulės, o nanokapsulėse vaistomolekulės yra vandens arba riebalų terpėje apgaubtospolimerine, metalo ar puslaidininkio membrana. Na-nokapsulės yra tarsi vaistų rezervuarai. Nanodalelėsveikia kaip vaistų nešikliai į taikinius navike ir apsaugovaistus nuo priešlaikinės deaktyvacijos pernešimometu. Intraveniškai į organizmą vartojamos dalelėsgali kauptis navike dėl pasyvios difuzijos arba per pra-laidžias naviko kraujagysles (19). Kaupimasis galimasir per specifinį atpažinimą, jei prie nanodalelių yraprijungti atitinkami ligandai („tikslingas taikymas“)(20). Limfos apytakos sutrikimas navikiniuose audi-niuose taip pat padeda geresniam koloidinių daleliųkaupimuisi tarpuose tarp audinių (intersticinėje sri-

tyje) (12, 21, 22). Kontroliuojamą vaistų pasklidimąnaviko intersticinėje srityje galima pasiekti ir keičiantnanodalelių struktūrą: parenkant tinkamus polimerusir atitinkamas vaisto ir nešiklio sąveikas (adsorbcijąar įkapsuliavimą).

Nanodalelių pernaša į navikinius audiniusĮprastinės nanodalelės. Pirmą kartą vėžiui gydyti

nanodalelės buvo panaudotos liposomų, į kurias buvoinkorporuotas doksorubicinas, pavidalo. Toks darinysturėjo didesnį gydomąjį poveikį dėl pasyvaus pate-kimo į naviką ir mažesnio toksiškumo (23). Liposomųpaviršių padengus polietilenglikolio sluoksniu, jossunkiau pagaunamos makrofagų ir geriau kaupiasinavikuose (6 pav.).

Citostatikų prijungimas prie įprastinių nešikliųkeičia jų pasiskirstymą organizme, nes daugiausia jųpatenka į monobranduolinių fagocitų sistemas (MFS),t. y. kepenis, blužnį, plaučius ir kaulų čiulpus. Atsi-dūrusios kraujotakoje, įprastinės nanodalelės (tokios,kurių paviršius nemodifikuotas) greitai opsonizuo-jamos ir pašalinamos MFS organų makrofagų (24).Įjungus doksorubiciną į poliizoheksilcianoakrilato(PIHCA) nanosferas ir tokių dalelių suleidus pelėms,paaiškėjo, kad, lyginant su pelėmis, kurioms buvosuleista gryno doksorubicino, daugiausia vaistosusikaupė kepenyse, blužnyje ir plaučiuose (25). Pa-našūs rezultatai gauti žiurkėms suleidus polimetilcia-noakrilato (PMCA) nanosferų, ant kurių buvo adsor-buotas aktinomicinas D: didžiausi jo kiekiai aptiktižiurkių plaučiuose (26). Tačiau tą patį vaistą įterpus įlėčiau skylančias polietilcianoakrilato (PECA) nano-sferas, jis daugiausia kaupėsi plonosiose žarnose, o įto paties polimero nanosferas inkorporavus kitą cito-statiką – vinblastiną, didžiausias jo kiekis aptiktasžiurkių blužnyse (27).

Taigi tiek nanodalelių polimero savybės (cheminėsudėtis, hidrofobiškumas, biologinio skilimo būdas),tiek citostatiko savybės (molinė masė, krūvis, patal-pinimo į nanosferą būdas: adsorbcija ar inkorpora-vimas) turi didelę įtaką vaisto pasiskirstymui retiku-loendoteliniuose organuose.

MFS makrofagų polinkis endocituoti (fagocituoti)gali būti panaudojamas su įprastinėmis nanodalelėmissujungtų vaistų pristatymui į šias ląsteles. Toks derinyslabai naudingas chemoterapiniam MFS organų navikų(pvz., hepatokarcinomos, virškinimo trakto ar repro-dukcinių organų navikų metastazių kepenyse, bronchųpirminių navikų ar metastazių) gydymui.

Tokio derinio veiksmingumas užfiksuotas gydantmetastazes eksperimentinių gyvūnų kepenyse PIHCA-doksorubicino nanodalelėmis (28). Ryškus gydomasis

5 pav. Nanodalelės: nanosfera (matrica) irnanokapsulė (rezervuaras)

Nanosfera

Polimerinėmatrica

Nanokapsulė

Polimerinėmembrana

Ertmė vaistui



546

poveikis aiškinamas tuo, kad doksorubicinas kaupėsisveikuose kepenų audiniuose ir veikė kaip rezervuaras,teikiantis vaistą navikiniams audiniams (29).

Klinikiniai farmakokinetiniai tyrimai buvo atlieka-mi su hepatoma sergančiais ligoniais suleidus jiems įveną vienkartinę doksorubicinu adsorbuotų polime-tilmetakrilato nanosferų dozę. Šis nešiklis, nors nela-bai tinkamas vartoti in vivo, nes biologinėse sistemosenesuskyla, padėjo žymiai sumažinti doksorubicinopasiskirstymo tūrį ir pasišalinimo trukmę (30). Taigišie rezultatai taip pat patvirtino prielaidą, kad MFSorganai veikia kaip vaistų rezervuaras.

Taigi įprastinės nanodalelės gali sustiprinti priešna-vikinių vaistų veiksmingumą tik gydant MFS orga-nuose lokalizuotus navikus. Kadangi įprastinių nano-dalelių vidutinė gyvavimo trukmė yra 3–5 min. poinjekcijos, jų patekimas į kitus navikinius audiniusnėra tikėtinas.

Ilgai cirkuliuojančios nanodalelės. Įprastines na-nodaleles, vos patekusias į organizmą, puola MFS or-ganų makrofagai, todėl atsirado būtinybė kurti kitasnanodaleles, tokias, kurios nesunaikintos galėtų nu-nešti vaistus į navikus, esančius kituose organuose.Neseniai sukurtos dalelės, kurių „nemato“ makrofagai(31). Tokios dalelės, pavadintos „StealthTM“, gyvuojakraujotakos sistemoje žymiai ilgiau (32, 33). Todėljos gali selektyviai ekstravazuoti pažeistose vietose(navikuose ar uždegiminėse srityse), kur kraujo indailabiau pralaidūs (7 pav.) (20). Tikimasi, kad tokiosilgai cirkuliuojančios dalelės gali selektyviai patekti įnavikus, esančius ne MFS organuose.

Užtikrinant tikslingą pernašą ir apsaugant nuo mak-rofagų nanodaleles, labai svarbus vaidmuo tenka ko-loidinių nešiklių dydžiui ir paviršiaus parametrams.Kad kuo mažiau būtų veikiamos opsonizacijos ir pojos sekančios fagocitozės, dalelės turi būti mažos(<100 nm), o jų paviršius hidrofiliškas (31).

Chemoterapija su į 50–60 nm skersmens poli-vinilpirolidino nanosferas inkorporuotu taksolu (34)ir į 100 nm skersmens chitozano nanosferas inkor-poruotu dekstrano-doksorubicino konjugatu (35) buvotaikyta eksperimentuose su gyvūnais. Abiem atvejaisnustatytas didesnis vaisto kaupimasis navike ir neper-traukiamas jo tiekimas buvo priskirtas tinkamam da-lelių dydžiui ir hidrofiliškumui, o abu šie faktoriaižymiai padidino chemoterapijos veiksmingumą (34,35).

Naujas proveržis nanodalelių srityje prasidėjoėmus dengti dalelių paviršių hidrofiliniais polimerais(polietilenglikoliu, polisacharidais ir kt.) (8 pav.) (31,36). Tokie apvalkalai sudaro dinamišką hidrofiliniųir neutralių grandinių „debesėlį“ ant dalelės paviršiausir atstumia plazmos baltymus (37, 38). Tobulinant ilgaicirkuliuojančius vaistų nešiklius, susiformavo dvi jųmodifikavimo kryptys. Pirmoji – įprastinių nanoda-lelių padengimas paviršinio aktyvumo medžiagomis,antroji – kovalentiškai prijungiant amfifilinius kopo-limerus, nes jie sudaro patvarų hidrofilišką nanoda-lelės apvalkalą ir apsaugo ją nuo greitos desorbcijossusidūrus su kraujo komponentais. Tikėtina, kadantroji kryptis perspektyvi, o tikslingai modifikuotosnanodalelės bus naujas žingsnis chemoterapijoje.

Nanodalelės kovoje su vėžinių ląstelių dauginiuatsparumu vaistamsPriešvėžinių vaistų poveikį dažnai labai silpnina

vėžinių ląstelių atsparumas vaistams (16, 17). Atspa-rumo mechanizmai ląstelėse padeda joms priešintischemoterapijai. Dauginis atsparumas vaistams dau-giausia atsiranda dėl plazmos membranos glikopro-teino P ekspresijos, kuris išstumia iš ląstelių daugelįksenobiotikų, tarp jų ir priešvėžinius vaistus (16, 17).Žinoma, atsparumas vaistams priklauso nuo įvairiųkitų faktorių, tokių kaip sutrikusi fermentų veikla ar

7 pav. Ilgai cirkuliuojančių „StealthTM“ nanodalelių ekstravazacija naviko intersticinėje srityje dėlpasyvios difuzijos arba konvekcijos per pralaidų naviko endotelį

Sveikas endotelis

Vėžinė ląstelė

Navikointersticinė sritis

„Stealth“nanodalelė

Naviko endotelis



547

4 pav. Navikas ir gydymui siūlomi būdai, veikiantys įvairias naviko aplinkoje esančias ląstelesVEGF – kraujagyslių endotelio ląstelių augimo faktorius; FGF – fibroblastų augimo faktorius; PDGF – kraujoplokštelių kilmės augimo faktorius; HGF – hepatocitų augimo faktorius; EGF – epiderminis augimo faktorius;NF-kB – branduolio transkripcijos faktorius; TNF – navikų nekrozės faktorius; ECM – tarpląstelinis matriksas.

6 pav. Liposominė nanodalelė, kurios paviršiusdengtas polietilenglikolio sluoksniu, o į vidų

inkorporuotas doksorubicinas

9 pav. Doksorubicino poveikis navikinei Üląstelei, išskiriančiai glikoproteiną P (Pgp)A – teigiamą krūvį turintis laisvas doksorubicinas dėldifuzijos skverbiasi į ląstelę, tačiau yra išmetamaspadedant Pgp, todėl terapinis poveikis silpnas. B –policianoakrilato nanosferos su įkapsuliuotu doksoru-bicinu kaupiasi prie navikinės ląstelės membranos, kurišleidžia vaistą; dėl to prie membranos susidaro vaistomikrokoncentracijų gradientas, kuris padeda išvengtiatsparumo vaistui. C – doksorubicinas su policia-noakrilato nanosferos skilimo produktais sudaro jonųporą; tai palengvina doksorubicino internalizaciją įląstelę.

A

B

C

Laisvasdoksorubicinas

Pgp

Pgp

Į nanosferą įkapsu-liuotas doksorubicinas

Laisvas doksorubicinas

Branduolys

Branduolys

Laisvas doksorubicinas

Doksorubicinas

–

––

–++

+

++

–+

Tarpląstelinėterpė

Viduląs-telinėterpė

Policianoakroliorūgštis

Dokso-rubi-cinas

Polietilenglikolis

Doksorubicinas



Sveikos epitelio ląstelės

Vėžinė ląstelėEpitelioląstelė

PericitasLimfocitas

Invazinėvėžio ląstelė

Limfosląstelė

Putlioji ląstelė

Neutrofilas

Makrofagas

Tarpląstelinismatriksas

Pamatinėmembrana

Matriksąardančiųfermentų

inhibitoriai;ECM kontaktų

inhibitorius

Priešuždegimi-niai inhibitoriai,pvz., citokinoir chemokinoinhibitoriai;

NF-kB, TNF-inhibitoriai

Priešlimfiniai taikymai:VEGF-C, VEGF-D,

VEGFR-3 arba PDGF/PDGF-3 inhibitoriai

Priešnavikiniai taikymai:spindulinė terapija,

chemoterapija, navikųvakcinos; EGFR, Her2,

Ras ir kt.

RGF ar jo receptoriųinhibitoriai; PDGF/PDGF-R

ar fibroblastų aktyvacijosbaltymų inhibitoriai

PDGF irPDGF-R

inhibitoriai;Ang1/Tie2inhibitoriai

VEGF ir FGFinhibitoriai;

mažų molekuliųVEGFR

inhibitoriai;Ang2/Tie2

blokuojantysantikūnai.

Endogeniniaiangiogenezėsinhibitoriai

548

10 pav. Kvantinių taškų spektrinių savybių priklausomumas nuo dydžio ir cheminės sudėtiesA – vienodos cheminės sudėties CdSe kvantinių taškų fluorescencijos juostų padėtys priklauso nuo dalelių

dydžio (skersmens). B – vienodo dydžio, bet skirtingos cheminės sudėties kvantiniai taškai fluorescuojaskirtingų bangų ilgio šviesą.

400 450 500 550 600 650 700 750Bangos ilgis (nm)

Kvantinio taško dydis

2,1 nm 3,2 nm 7,5 nm

Fluo

resc

enci

ja (

s. v.

)

550 600 650 700 750 800 850 900Bangos ilgis (nm)

Kvantinio taško dydis

CdSe SdTe SdSe0,34Te0,66

Fluo

resc

enci

ja (

s. v.

)

A B

11 pav. Kvantinių taškų sugerties (A) ir fluorescencijos (B) spektraiLąstelės organoidų vaizdinimas įvairaus dydžio kvantiniais taškais (C).

Kvantiniotaško dydis

Fluorescencijosbangos ilgis 537 557 583 603 616 (nm)

λžadinimo

Bangos ilgis (nm)400 500 600 700 800

Bangos ilgis (nm)

Opt

inis

tank

is (s

. v.)

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

Inte

nsyv

umas

(s.

v.) 1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

A

B

C

1,2

400 500 600 700 800

C



549

8 pav. Nanodalelių paviršiaus modifikavimo būdaiEDC – 1-etil-3-(3dimetilaminopropil)karbodiimidas.



S Zn S

550

pakitęs vaistų viduląstelinis pasiskirstymas, atsiran-dantis dėl padidėjusios vaisto sekvestracijos į rūgštinescitoplazmos vezikules (17, 39). Dėl šios priežastiessekvestruotas vaistas išstumiamas į išorę, todėl ne-pasiekia DNR arba branduolio fermentų – svarbiausiųpriešvėžinių vaistų taikinių (39).

Bandant išvengti atsparumo citostatikams, atsiran-dančio dėl glikoproteino P, vaistai buvo įkapsuliuoti įnanodaleles (17). Manoma, kad glikoproteinas P at-pažįsta ir išstumia vaistą tik tada, kai jis yra plazmosmembranoje, bet ne citoplazmoje ar lizosomose, kurjis atsiduria po endocitozės (33, 34).

Doksorubicinas, inkorporuotas į PIHCA nanosfe-ras (9 pav.), eksperimentuose in vitro visada buvocitotoksiškesnis už gryną (40). Aiškinantis, kokiu būduį nanosferas įkapsuliuoti citostatikai išvengia naviki-nių ląstelių atsparumo vaistams, nustatyta, kad tai su-siję ne tik su nanodalelių adsorbcija ant ląstelių pa-viršiaus, bet ir su padidėjusia doksorubicino difuzijaper membraną dėl to, kad susidaro jonų pora iš nei-giamą krūvį turinčios cianoakrilo rūgšties (nanodalelėsskilimo produkto) ir teigiamą krūvį turinčio dokso-rubicino (9C pav.) (41). Visa supramolekulinė struk-tūra yra hidrofobiška, o tai palengvina difuziją permembraną (9B pav.) (42).

Kol kas nugalėti navikinių ląstelių atsparumą vais-tams pavyko tik su cianoakrilato tipo nanodalelėmis.Kad tokios dalelės, vartojamos chemoterapijai, būtųveiksmingos, jos turi atitikti tris svarbius kriterijus:• prilipti prie ląstelės membranos, kad susidarytų

koncentracijų gradientas;• vaisto išsiskyrimas ir dalelės skilimas turi vykti

vienu metu;• turi susidaryti jonų pora, kuri neutralizuotų tei-

giamą vaisto krūvį.

Kvantiniai taškai ir jų panaudojimasbiomedicinojeSvarbi medicinoje, ypač onkologijoje, yra ligos pa-

žeistų audinių ar ląstelių vizualizacija (vaizdinimas).Ankstyvųjų navikinio darinio formavimosi stadijų me-tu būtina nustatyti tikslią jo lokalizaciją, nes laiku nu-statyta diagnozė užtikrina sėkmingą gydymą. Tikslusnavikinio darinio išplitimo ribų nustatymas būtinas irchirurginiu būdu šalinant naviką, nes tik visiškasnavikinio darinio pašalinimas gali apsaugoti nuo joataugimo. Sparčiai tobulėjant optinėms technologi-joms, biomedicinoje vis plačiau naudojami optiniaidiagnostikos metodai, kurie yra neinvaziniai, o infor-macija gaunama iškart – nereikia laukti kaip naudojantbiocheminius ar imuninius diagnostinius metodus.Dabar šie metodai tampa vieni iš perspektyviausiųonkologijoje ir prognozuojama, jog artimiausiu metu

navikinio darinio išplitimo ribos bus nustatomos nau-dojant fluorescencinės diagnostikos metodus. Iš fluo-rescencinių žymenų ateitis taip pat priklauso nanoda-lelėms – kvantiniams taškams.

Terminas „kvantiniai taškai“ vartojamas nanomet-rų dydžio puslaidininkiniams dariniams vadinti. Taigikvantiniai taškai – tai sferinės formos neorganiniaipuslaidininkiniai kristalai, kurių skersmuo – nuo 1 iki10 nm (43, 44). Šie dariniai pasižymi specifinėmisoptinėmis ir elektroninėmis savybėmis, kurios pri-klauso nuo darinio erdvinių matmenų. Ši įdomi nano-dydžio darinių savybė jau 20 metų yra intensyvių ty-rinėjimų objektas. Nuo dalelių dydžio priklauso dau-gelis kvantinių taškų parametrų, o svarbiausia – fluo-rescencijos bangos ilgis. Keičiant dalelių cheminę su-dėtį ir dydį, gaunami kvantiniai taškai, kurie fluores-cuoja plačiame spektriniame ruože – nuo 400 iki 2000nm (45–49).

Taigi kvantiniai taškai skiriasi nuo puslaidininki-nių kristalų tuo, kad jų švytėjimo savybės priklauso netik nuo cheminės sudėties, bet ir nuo dydžio (10 pav.).Ši savybė įgalina kurti naujus fluorescencinius žyme-nis, turinčius griežtai suderintus fluorescencijos bangųilgius. Pavyzdžiui, kadmio selenido (CdSe) puslaidi-ninkinio kristalo draustinės juostos energija yra 1,7 eV(atitinka 730 nm fluorescencijos bangos ilgį). KeičiantCdSe nanokristalų dydį nuo 2 iki 7 nm, galima sukurtikvantinius taškus, kurie fluorescuos 450–650 nmspektrinio ruožo bangas (10A pav.). Nuo puslaidinin-kinio lydinio cheminės sudėties taip pat priklausoišspinduliuojamos šviesos bangos ilgis. Pavyzdžiui,keičiant trinario lydinio CdSexTe1–x 5 nm dydžiodalelių komponentų santykius, gaunami kvantiniai taš-kai, fluorescuojantys spektriniame ruože nuo 610 iki800 nm (10B pav.) (47).

Dėl savo išskirtinių savybių kvantiniai taškai galibūti naudojami tiek subląsteliniame lygmenyje, kainorima vaizdinti ląstelės struktūrą, jos sudėtines dalisar pažaidas, arba audinių lygmenyje, kai nustatomosaudinio struktūros ypatybės arba vaizdinamos audiniųpažaidos.

Biologinių molekulių fluorescenciniam vaizdini-mui taikomi organiniai fluorescenciniai žymenys, ku-rių sugerties juostos yra siauros, o fluorescencijos –plačios. Kvantiniai taškai pasižymi kitokiomis spekt-rinėmis savybėmis, kurios yra labai perspektyviosįvairiose biologinių ir biomedicininių tyrimų srityse.Kvantinių taškų sugerties juostos plačios, o fluo-rescencijos – siauros (juostų pusplotis 25–35 nm) (50)(11 pav.). Dėl jų plačių sugerties juostų įvairių spalvųkvantinius taškus galima žadinti vienu šviesos šalti-niu, taip realizuojant ląstelės organoidų daugiaspalvį



551

vaizdinimą (51) (11 pav.). Puslaidininkiniai kvantiniaitaškai taip pat pasižymi fotostabilumu, o tai užtikrinaląstelių ir jos sudėtinių dalių didelės skyros vaizdinimąbei įgalina stebėti pavienes molekules bei jų dinamikąląstelės viduje (52–54).

Tik XX a. pabaigoje pavyko susintetinti pakan-kamai geros kokybės monodispersinius puslaidinin-kinius koloidinius kvantinius taškus. Šiuolaikinėscheminės sintezės ir gamybos technologijos įgalinapagaminti norimos formos bei dydžio kvantinius taš-kus. Labai preciziškai (nanometrų eilės tikslumu)kontroliuojant kvantinių taškų struktūrą, jų savybesgalima reguliuoti taip, kad kvantiniai taškai tiktų bio-loginėms sistemoms. Paviršinis sluoksnis modifikuo-jamas taip, kad padidėja tirpumas vandenyje, kova-lentiškai prijungiami ligandai, skirti bioatpažinimuiar biosuderinamumui. Skirtingi sintezės metodai už-tikrina kvantinių taškų gamybos įvairovę. Nemažaimokslininkų grupių dirba šioje srityje, o pastarųjųmetų rezultatai išties įspūdingi. Sukurtos įvairioskvantinių taškų paviršiaus modifikavimo metodikos,kurios didina jų tirpumą vandenyje.

Kvantinių taškų prototipas yra kadmio selenidas(CdSe), nes šio puslaidininkio monodispersinių nano-kristalų sintezės metodai gana seniai sukurti ir pakan-kamai tobuli. CdSe šerdis dažniausiai yra apgaubiamaplonu ZnS arba CdS, medžiagų, kurių draustinėsjuostos tarpas didesnis, apvalkalu (12 pav.). CdSenanokristalą padengus ZnS sluoksniu, fluorescencijoskvantinis našumas nuo 5 proc. padidėja iki daugiaukaip 50 proc.

Norint naudoti kvantinius taškus, kaip fluorescen-cinį žymenį, reikia išspręsti dvi pagrindines problemas:• pagaminti aukštos kokybės nanokristalą, suspen-

duojamą vandeninėje terpėje;

• parinkti tinkamą paviršiaus modifikacijos techniką,kuri įgalintų prie nanokristalo prijungti biologinesmakromolekules nepakenkiant kvantinių taškų op-tinėms savybėms.Kvantinių taškų paviršiui hidrofiliškumas dažniau-

siai suteikiamas įvairiais paviršiaus modifikavimometodais (8 pav.). Vienas jų – hidrofobiniai paviršiausligandai pakeičiami bifunkciniais ligandais, tokiaiskaip merkaptoacto rūgštis, kuri turi tiolio grupę, geraisukimbančią su kvantinių taškų paviršiumi, ir į išoręnukreiptą hidrofilinę karboksilo grupę (52). Kitas pa-viršiaus modifikavimo būdas pagrįstas koordinacinioligando (pavyzdžiui, TOPO) sąveika su amfifiliniupolimeru (54, 55). Polimerai turi alkilinių grupių, ku-rios sąveikauja su hidrofobinėmis TOPO grupėmis irhidrofilinių karboksilo grupių, kurios nukreiptos į išo-rę. Šis metodas yra pranašesnis, nes, naudojant jį,galima geriau išlaikyti kvantinių taškų optines savy-bes, tačiau šiuo atveju gaunamos didesnės kvantiniųtaškų dalelės.

Tirpumą kvantiniams taškams suteikia neigiamąkrūvį turinčios karboksilo grupės. Kad juos būtų gali-ma taikyti biologiniuose ir medicininiuose tyrimuose,reikalingas papildomas padengimas biomolekulėmisišsaugant jų aktyvumą ir kvantinių taškų spektrinessavybes. Sintetinant tokius biokonjugatus, dažniau-siai prie karboksilo liekanų kovalentiniu ryšiu prijun-giamos įvairios biomolekulės, pavyzdžiui, peptidai,baltymai ar nukleorūgštys (8 pav.).

Molekulių ir ląstelių vaizdinimas. Fluorescencijayra gana paprastas ir jautrus biologinių struktūrų vaiz-dinimo metodas. Pastaruosius penkerius metus kvan-tiniai taškai buvo tiriami kaip potencialūs fluorescen-ciniai žymenys įvairiems biomedicininiams tikslams,kuriems įprastinių organinių žymenų taikymas buvoneefektyvus. Kvantinių taškų spektroskopinės galimy-bės pranoko visus lūkesčius, svarstoma apie kvantiniųtaškų taikymą vėžinių ligų in vivo tyrimams.

Fiksuotų ląstelių ir audinių vaizdinimas. Yra ne-mažai metodų, kuriais galima aptikti biomolekules beikontroliuoti biologinius vyksmus in vitro. Tačiau ty-rimai in vitro yra tik labai supaprastintas sudėtingosgyvosios biologinės sistemos modelis, kuriame praran-dama erdvinė informacija. Šią erdvinę informaciją ga-lima gauti tiriant fiksuotas ląstelių kultūras arba audi-nių mėginius. Kvantiniai taškai dėl savo unikalių op-tinių savybių (siauras fluorescencijos spektras, didelisfluorescencijos kvantinis našumas) tokiems tyrimamsbuvo greitai pritaikyti.

Pirmą kartą kvantiniai taškai antigeno žymėjimuifiksuotų ląstelių kultūrose buvo panaudoti 1998 metais(53). Fiksuotuose pelės fibroblastuose branduolio

Funkcinės biomolekulės(antikūnai, biotinas, streptavidinas,

oligonukleotidai, peptidai)

Polimerinė danga

Apvakalas (ZnS)Branduolys (CdSe,CdS, CdTe ir t. t.)

12 pav. Daugiafunkcio kvantinio taško struktūra



552

antigenai buvo žymimi žaliai fluorescuojančiais(CdSe)ZnS kvantiniais taškais, o F-aktino filamentai –raudonai fluorescuojančiais kvantiniais taškais; taipšie viduląsteliniai antigenai buvo užfiksuoti vienu me-tu. Šio tyrimo metu taip pat buvo įrodyta, jog kvan-tiniai taškai yra žymiai stabilesni šviesos poveikiui irfluorescuoja daug ryškiau už organinius fluorescen-cinius žymenis.

Fotostabilūs kvantiniai taškai padeda stebėti pa-vienių molekulių judėjimą gyvose ląstelėse; ankstesnibandymai vizualizuoti pavienes molekules, naudojantpaprastus organinius fluorescencinius žymenis, buvonesėkmingi (56, 57). Pavienių molekulių judėjimoeksperimentai, panaudojant kvantinius taškus, yralabai perspektyvūs. Tokie eksperimentai padės su-prasti atskiro receptoriaus paplitimo dinamiką, jo są-veiką su ligandu, bimolekulinę pernašą, fermentoveikimą ir t. t.

Fiksuotose ląstelių kultūrose kvantiniais taškaisbuvo pažymėti beveik visi viduląsteliniai antigenaiįskaitant ir atskiras genomines sekas (58, 59), plaz-minės membranos baltymai, citoplazminiai baltymaiir branduolio baltymai (54, 60–62).

Gyvų ląstelių vaizdinimas. Gyvų ląstelių žymėji-mas fluorescenciniais žymenimis yra sudėtingesnis,nes ląstelės turi išlikti gyvos, o žymenys turi prasi-skverbti per membraną ir pasiekti viduląstelinius tai-kinius. Tokių fluorescencinių žymenų yra nedaug,todėl manoma, jog šioje srityje ateitis taip pat priklau-so kvantiniams taškams.

Pirmieji viduląsteliniai gyvos ląstelės žymėjimaikvantiniais taškais buvo atlikti 1998 metais (52). Priemerkaptoacto rūgštimi apgaubtų (CdSe)ZnS kvanti-niais taškais kovalentiškai prijungus transferiną, jiesavaiminės endocitozės būdu patekdavo į vėžinesląsteles. Šis tyrimas parodė, kad kvantiniai taškai ne-praranda savo optinių savybių ir in vivo. Taip patpastebėta, jog gyvų ląstelių membranų antigenai galibūti žymimi tokiais pačiais metodais kaip ir fiksuotų,t. y. per antikūno-antigeno, receptoriaus-ligandosąveiką (63, 64). Kvantinių taškų pernaša į konkrečiusviduląstelinius taikinius yra sudėtinga problema, bū-tinas išsamus kvantinių taškų pernašos mechanizmųsupratimas. Geriausiai ištirtas kvantinių taškų pateki-mas į ląsteles endocitozės būdu, kiti mechanizmai ikišiol mažai ištirti.

Ilgalaikiam gyvų ląstelinių struktūrų vaizdinimuižalią šviesą fluorescuojantys (CdSe)ZnS kvantiniaitaškai, įkapsuliuoti į fosfolipidines miceles, buvo pa-naudoti varlės embrionams (55). Gana ilgą laiką kvan-tiniai taškai buvo stabilūs ir nepažeidė normalaus emb-rionų vystymosi. Šis tyrimas paprasto daugialąstelinio

organizmo pavyzdžiu parodė kvantinių taškų panau-dojimo gyvų sistemų stebėjimui galimybes.

Tyrimų duomenimis, dideli kvantinių taškų kiekiaiį gyvas ląsteles patenka daugiausia trimis skirtingaismechanizmais: nespecifine pinocitoze, mikroinjekcijaarba peptido-indukuota pernaša. Pastebėtas dar vienasįdomus faktas, kad apie du milijardai kvantinių taškųpatenka į vienos ląstelės branduolį ir toks jų kiekisvisai nesutrikdo ląstelės gyvybinių funkcijų, jos da-lijimosi ir judėjimo (55, 65). Pavienės ląstelės vaiz-dinimas ir jos diferenciacijos stebėjimas realiu laikutaps svarbiu instrumentu tiriant embriogenezę, įvairiasvėžio metastazes ir kamieninių ląstelių terapijos me-chanizmus. Lyginant su fiksuotomis ląstelėmis, gyvųląstelių žymėjimas yra daug sudėtingesnis, nes, tiriantviduląstelines struktūras, žymenys turi prasiskverbtiper plazminę membraną ir nepaveikti ląstelės gyvy-bingumo. Žinomų organinių fluorescencinių žymenų,su kuriais galima tirti in vivo struktūrą realiu laiku,skaičius yra ribotas. Todėl gyvų ląstelių vaizdinimasgali būti viena iš biologijos sričių, kurios vystymuisikvantiniai taškai turi didžiausią įtaką.

In vivo vaizdinimas. Fluorescuojantys baltymai irorganiniai fluorescenciniai žymenys jau seniai naudo-jami in vivo vaizdinimui. Idealus fluorescencinis žy-muo turi pasižymėti dideliu giminingumu specifiniamaudinio tipui ir pakankamu fluorescencijos intensy-vumu prisijungus prie taikinio. Pageidautina, kad gi-miningumas audiniui galėtų būti moduliuojamas pa-gal konkrečius poreikius. Be to, idealus žymuo turipasižymėti minimalia nespecifine sąveika, būti sta-bilus, lengvai pasišalinti iš organizmo arba suskilti įnetoksiškus produktus. Norint optimaliai išnaudotikvantinių taškų optines savybes in vivo eksperimen-tuose, reikia atsižvelgti į galimas taikymo problemas.Pirmoji problema – tai kvantinių taškų dydis, kurispo cheminės modifikacijos gali siekti iki 20 nm. Tokiekvantiniai taškai sunkiai prasiskverbs pro kraujagysliųendotelį, jie bus per dideli, kad būtų šalinami su šla-pimu. Tokio dydžio kvantiniai taškai nespecifiškaifagocituojami kepenyse ir blužnyje. Nuo fagocitozėskvantinius taškus iš dalies apsaugo hidrofilinių po-limerų, pavyzdžiui, polietilenglikolio apvalkalas. Toksapvalkalas užtikrina ilgesnį cirkuliacijos laiką kraujo-takoje, tačiau visiškai išvengti nespecifinės fagocito-zės neįmanoma (66, 67).

Pirmą kartą kvantinių taškų injekcija laboratori-niams gyvūnams atlikta 2002 metais, tada ir išaiškėjonespecifinės fagocitozės problemos (68). Tyrimuoseex vivo žaliai arba raudonai fluorescuojantys (CdSe)ZnS kvantiniai taškai buvo injekuoti pelėms į veną.Konjuguoti konkrečiam audiniui specifiniais pepti-dais, kvantiniai taškai buvo nunešti į plaučių krauja-



553

gysles, naviko kraujagysles ir naviko limfinius indus.Audinių mėginių fluorescenciniai tyrimai parodė, kadkvantiniai taškai gerai kaupėsi numatytuose taiki-niuose, tačiau pastebėtas ir nespecifinis kaupimasis.

Injekavus polietilenglikoliu (PEG) dengtų kvan-tinių taškų į pelės kraujotaką, buvo tirta, kaip kvantiniųtaškų gyvavimo trukmė kraujotakoje priklauso nuojų paviršiaus padengimo (67). Lyginant su mažomisorganinių dažiklių molekulėmis, kurios pašalinamosiš kraujotakos praėjus kelioms minutėms po injeka-vimo, PEG dengti kvantiniai taškai cirkuliuoja krau-jotakoje žymiai ilgesnį laiką (gyvuoja 3 valandas irilgiau). Tokia ilga kvantinių taškų cirkuliacijos krau-jotakoje trukmė aiškinama unikaliomis struktūrinėmiskvantinių taškų savybėmis. Šiomis savybėmis buvopasinaudota taikant dvifotonį kvantinių taškų žadini-mą (69). Injekavus vandenyje tirpių kvantinių taškųpelėms į uodegos veną, per odą kelių šimtų mikro-metrų gylyje buvo gerai matoma labai smulkių ka-piliarų struktūra. Nustatyta, kad kvantinių taškų dvi-fotonės sugerties skerspjūviai yra 3–4 eilėmis didesniuž tradicinių fluorescencinių žymenų. Kadangi arti-mos infraraudonos (IR) spektrinės srities šviesa yramažiau sklaidoma ir sugeriama audinio komponentųnegu ultravioletiniai spinduliai (UV) ir regimosios sri-ties šviesa, dvifotonis žadinimas giliau prasiskverbiaį audinius, tačiau kvantiniai taškai fluorescuoja regi-mojoje spektro srityje. Taigi artimoji infraraudonojispektro sritis (>650 nm) būtų labai tinkamas „optinislangas“ fluorescenciniam vaizdinimui. Tačiau tokiovaizdinimo svarbiausia problema – tinkamų, t. y. tokių,kurie gerai fluorescuotų artimoje infraraudonojojesrityje ir būtų žadinami šios srities šviesa, fluoroforųtrūkumas. Iš organinių fluoroforų žinoma tik keletas,kurių fluorescencijos žadinimo ir emisijos juostos yraartimoje IR srityje. Šioje srityje ateitis taip pat pri-klauso kvantiniams taškams. Visai neseniai buvosusintetinti CdTe, CdSeTe, (CdTe)CdSe, PbS, PbSekvantiniai taškai, kurie gerai fluorescencuoja artimojeinfraraudonojoje srityje (47–49, 70, 71).

Jau susintetinta naujo tipo „branduolys – apval-kalas“ nanostruktūra, kuri pavadinta antrojo tipo kvan-tiniais taškais. Šie taškai turi gana plačią fluores-cencijos juostą su smaile ties 850 nm (72). Tokie kvan-tiniai taškai buvo panaudoti tiriant limfmazgius giles-niuose audinių sluoksniuose. Šios grupės tyrimai pa-rodė, kad kvantiniai taškai ateityje bus pritaikyti op-tinių vaizdų gavimui operacijos metu. Chirurgas galėstiksliai ir greitai nustatyti ir pašalinti sunkiai pastebi-mus pažeidimus (pvz., metastazinius navikinius da-rinius).

Prieš naudojant kvantinius taškus klinikiniams ty-rimams, turi būti ištirtas biologinis suderinamumas.

Biologiškai suderinama nanodalelė turi būti netok-siška, inertiška ir stabili tyrimo metu. Iki šiol skelbtosepublikacijose, kur aprašomas kvantinių taškų panau-dojimas in vivo tyrimams, neaptikta didelio toksiš-kumo ar poveikio normalaus organizmo vystymuisi(51, 73). Ilgalaikis kvantinių taškų stabilumas ir pa-sišalinimo iš organizmo mechanizmas kol kas nepa-kankamai ištirtas.

Navikų vaizdinimas in vivo. Pirmasis kvantiniųtaškų taikymas onkologijoje atliktas 2002 metais, kaiaudiniams specifiniais peptidais dengti kvantiniai taš-kai buvo sistemiškai injekuojami eksperimentiniamsgyvūnams (68). Atlikti ex vivo tyrimai parodė, kadtokie kvantiniai taškai kaupiasi naviko kraujagyslėseir limfmazgiuose (13 pav. A). Kiek vėliau paskelbtastudija, kurios metu pavyko užfiksuoti pelėms įskie-pyto žmogaus prostatos naviko raudoną fluorescenciją(13 pav. B) (74). Selektyvus kvantinių taškų kaupi-masis navike aiškinamas pirmiausia antikūno-antigenosąveika. Toks kaupimosi būdas yra efektyvesnis užpasyvų kaupimąsi. Pasyvaus kaupimosi esmė yra ta,kad navikinių darinių kraujotakos sistema dažniausiaiesti pažeista, todėl kvantiniai taškai linkę kauptis joje(75, 76). Aktyvios pernašos esmė kiek kitokia: priekvantinių taškų yra jungiami specifiniai antikūnai,kurie nuneša kvantinius taškus tiksliai ten, kur yra spe-cifinis antigenas. Fluorescenciniam naviko vaizdini-mui pasyvaus kaupimosi būdu reikėjo 6 nmol kvan-tinių taškų ir teko laukti 24 val., o naudojant kvantiniustaškus, dengtus TOPO apvalkalu ir prijungtais PEGir antikūnų ligandais, pakako 0,4 nmol ir fluorescen-cinis vaizdas buvo matomas jau po dviejų valandų.

Vienas naujausių pasiekimų – naujos klasės dau-giafunkcių kvantinių taškų, turinčių specifinio kau-pimosi navikuose ir vaistų pernašos savybių, kūrimas.Tinkamai modifikuojant kvantinių taškų paviršių,gaunami kvantiniai taškai, atsparūs hidrolizei ir fer-mentiniam skaidymui in vivo sąlygomis. Jau sukurtitokie kvantiniai taškai, kurių apvalkalai savaiminėssaviorganizacijos būdu apgaubia jų šerdis taip, kad jųoptinės savybės (sugerties ir fluorescencijos spektrai,fluorescencijos kvantinis našumas) išlieka nepaki-tusios net drastiškai pasikeitus aplinkos sąlygoms (pH,druskų koncentracijai ir t. t.) (74). Kvantinių taškųtaikymas įvairiems vaizdinimo tikslams pateikiamas13 C ir D paveiksluose.

Puslaidininkinių kvantinių taškų toksiškumastapo aktualiausia tema, nes toksiškumas in vivo sąly-gomis yra pagrindinis faktorius, sąlygojantis kvantiniųtaškų panaudojimo klinikiniams tyrimams galimybes.Tirtas (CdSe)ZnS kvantinių taškų su skirtingais pa-viršiaus dangalais toksiškumas ląstelių kultūroms (77).Nustatyta, kad (CdSe)ZnS kvantiniai taškai yra labai



554

13 pav. Kvantinių taškų panaudojimas įvairiems vaizdinimo tikslams(A) Fluorescencinis vaizdinimas išryškina kraujagysles ir limfinius mazgus; (B) prostatos vėžio vaizdinimasin vivo raudonai fluorescuojančius kvantinius taškus; (C) tinkamai modifikuoti kvantiniai taškai padeda aptiktikrūties vėžio ląsteles; (D) kvantiniai taškai įgalina tirti navikinių ląstelių pasiskirstymą organuose ir audiniuose:

pelės, kuriai buvo įleista kvantinių taškų su B16F10 ląstelėmis, plaučių mėginys.

14 pav. Tinkamai modifikavus kvantinio taško paviršių, jis gali būti naudojamas ir gydymui,ir vaizdinimui vienu metu

1 – A vaistas; 2 – B vaistas; 3 – fluorescencinis vaizdinimas; 4 – magnetinis vaizdinimas; 5 – aptikimas.

A

C

B

D



Vėžinė ląstelė

Lygusis endoplazministinklas

Branduolys

Šiurkštusisendoplazminis tinklas

Endosomos

Goldžio aparatas

555

toksiški ląstelėms, kurios gana ilgą laiką buvo švitintosultravioletinių spindulių šviesa. Šis rezultatas nebuvonetikėtas, nes ultravioletinės spinduliuotės energija yraartima kovalentinio ryšio energijai, todėl, vykstantkvantinių taškų fotolizei, į ląstelių kultūrą patenkanuodingi Cd2+ jonai. Tačiau kvantiniai taškai, dengtistabiliu polimeriniu apvalkalu, po švitinimo UV spin-duliuote nesukeldavo jokių neigiamų poveikių ląsteliųfunkcionavimui, jų dalijimuisi ir ATP generacijai. Ty-rimai in vivo parodė, jog kvantiniai taškai su stabiliupolimeriniu apvalkalu nesukelia jokių toksiškų padari-nių (67). Bet ląstelinio toksiškumo mechanizmai, susi-ję su kvantinių taškų biodegradacija in vivo sąlygomis,dar nepakankamai ištirti. Stabiliu polimeriniu apsaugi-niu sluoksniu dengtų kvantinių taškų neveikia nei che-minė, nei fermentinė degradacija, tačiau tokie kvan-tiniai taškai yra sunkiai pašalinami iš organizmo. Kadkvantiniai taškai būtų pradėti taikyti klinikiniams ty-rimams, turi būti sukaupta daug daugiau toksiškumoduomenų, gerai ištirtos ir tobulos jų paviršiaus modifi-kavimo technologijos.

Ateities perspektyvosNanotechnologijos atneša permainų kuriant įpras-

tus vaistų vartojimo ir diagnostinio vaizdinimo me-todus. Manoma, kad per ateinančius 10 metų bus su-kurta ir klinikinėse laboratorijose įdiegta nanoskalėsdydžių diagnostinė aparatūra, įgalinanti diagnozuoti,tikslingai pernešti vaistus ir padėti stebėti gydymoeigą. Norint realizuoti tokius planus, būtini išsamūsfiziologinių ir fizikocheminių procesų tyrinėjimai. Ti-riamos nanonešiklių sąveikos su biologine aplinka:jų stabilumas, vaistų ištekėjimas iš nešiklių tarpląs-telinėje ir viduląstelinėje terpėse, esant įvairioms pato-

logijoms, sandūros su anatominiais, fiziologiniais,imunologiniais ir biocheminiais barjerais. Kuriami ne-šikliai ir jų tikslinio taikymo strategijos atsižvelgiantį ligos stadiją bei lokalizaciją.

Labai perspektyvus atrodo kvantinių taškų daugia-funkcis panaudojimas – įvairių gydomųjų medžiagųprijungimas prie jų paviršiaus, kad audinys būtų vaiz-dinamas ir gydomas vienu metu (14 pav.). Neseniaiįrodyta, jog kvantiniai taškai patys pasižymi fotodina-minėmis savybėmis (78). Šis atradimas gali padėtisukurti naujos kartos sensibilizatorių, tinkamų ne tikišoriniams, bet ir gilesniuose audinių sluoksniuose lo-kalizuotiems navikams gydyti. Kvantiniai taškai pasi-žymi savybėmis, pageidautinomis geriems sensibi-lizatoriams (79).

Jų cheminė sudėtis pastovi, o sintezė nėra nei labaisudėtinga, nei brangi. Be šviesos jie ne citotoksiški,tačiau švitinami ultravioletinių spindulių šviesa galisukelti citotoksiškumą. Prie kvantinių taškų prijungusatitinkamus antikūnus, galima juos pristatyti į navi-kines ląsteles, kur jie, sužadinti šviesa, generuoja sin-guletinį deguonį (15 pav. 1). CdSe kvantiniai taškai,veikiami šviesos, generuoja singuletinį deguonį (78)ir aktyvias deguonies formas, kurios gali sukeltiląstelių apoptozę (15 pav. 2). Prijungus prie kvantiniųtaškų įprastinių sensibilizatorių molekules tokiu būdu,kuris užtikrintų gerą energijos pernašą, jie veiktų kaipefektyvūs fotosensibilizatoriai (15 pav. 3).

Tokie deriniai – tai tik keletas laimėjimų, pranašau-jančių viltingą perspektyvą. Praktiniai daugiafunkciųnanostruktūrų panaudojimai galimi tik po ilgų išsamiųeksperimentinių ir klinikinių tyrimų, bet jau žinomirezultatai rodo, kad nanotechnologijos bus vis plačiautaikomos biomedicinoje.

15 pav. Galimi kvantinių taškų sukelti fotosensibilizuotų vyksmų mechanizmai

Antikūnas

Vėžinė ląstelė

Kvantinistaškas

2

1 3

3O2 3O2

3O2

Cd2+ ROS

hν

hν

Energijos pernašahν

Stabilizatorius



556

Literatūra1. Dolmans DEJGJ, Fukumara D, Jain RK. Photodynamic

therapy for cancer. Nature Publishing Group 2003;3:380-7.2. Rotomskis R, Streckytė G, Griciūtė L. Fotosensibilizuota

navikų terapija: pirminiai vyksmai. (Photosensitized tumourtherapy: primary processes.) Vilnius: Lietuvos mokslas; 2002.

3. McNeil SE. Nanotechnology for the biologist. J Leuk Bio2005;78:585-94.

4. Chen LT, Weiss L The role of the sinus wall in the passage oferythrocytes through the spleen. Blood 1973;41:529-37.

5. Bogunia-Kubik K, Sugisaka M. From molecular biology tonanotechnology and nanomedicine. Biosystems 2002;65:123-8.

6. Xu XH, Brownlow WJ, Kyriacou SV, et al. Real-time pro-bing of membrane transport in living microbial cells usingsingle nanoparticle optics and living cell imaging. Biochem-istry 2004;43:10400-13.

7. Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell2000;100:57-70.

8. Jain RK. Transport of molecules in the tumor interstitium: areview. Cancer Res 1987;47:3039-51.

9. Jain RK. Delivery of molecular medicine to solid tumors: le-sions from in vivo imaging of gene expression and function.J Control Release 2001;74:7-25.

10. Seymour LW. Passive tumor targeting of soluble macromo-lecules and drug conjugates. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst1992;9:135-87.

11. Baban D, Seymour LW. Control of tumor vascular perme-ability. Adv Drug Deliv Rev 1998;34:109-19.

12. Maeda H. The enhanced permeability and retention (EPR)effect in tumor vasculature: the key role of tumor – selectivemacromolecular drug targeting. Adv Enzyme Regul 2001;41:189-207.

13. Hobbs SK, Monsky WL, Yuan F, et al. Regulation of trans-

port pathways in tumor vessels: role of tumor type and micro-environment. Proc Natl Acad Sci USA 1998;95:4607-12.

14. Yuan F, Dellian M, Fukumura M, et al. Vascular permeabilityin a human tumor xenograft: molecular size dependence andcutoff size. Cancer Res 1995;55:3752-6.

15. Unezaki K, Maruyama J-I, Hosoda I, et al. Direct measure-ment of the extravasation of polyethyleneglycol-coatedliposomes into solid tumor tissue by in vivo fluorescence mic-roscopy. Int J Pharm 1996;144:11-7.

16. Links M, Brown R. Clinical relevance of the molecular mecha-nisms of resistance to anti-cancer drugs. Expert Rev Mol Med1999;1:1-21.

17. Krishna R, Mayer LD. Multidrug resistance (MDR) in can-cer – mechanisms, reversal using modulators of MDR andthe role of MDR modulators in influencing the pharmokineticsof anticancer drugs. Eur J Cancer Sci 2000;11:265-83.

18. Couvreur P, Couarraze J-P, Devissaguet F, Puisieux. Nanopar-ticles: preparation and characterization. In: Benita S, editor.Microencapsulation: methods and industrial application. NewYork; 1996. p. 183-211.

19. Yuan F. Transvascular drug delivery in solid tumors. SeminRadiat Oncol 1998;8:164-75.

20. Moghimi SM, Hunter AC, Murray JC. Long-circulating andtarget-specific nanoparticles: theory to practice. PharmacolRev 2001;53:283-318.

21. Noguchi Y, Wu J, Duncan J, et al. Early phase tumor accumu-lation of macromolecules: a great difference in clearance ratebetween tumor and normal tissues. Jpn J Cancer Res 1998;89:307-14.

22. Maeda H, Wu J, Sawa T, et al. Tumor vascular permeabilityand the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review.J Control Release 2000;65:271-84.

23. Gabizon A, Martin F. Polyethylene glycol-coated (pegylated)

Nanoparticles in diagnostics and therapy: towards nanomedicine

Ričardas Rotomskis1, 2, Giedrė Streckytė1, Vitalijus Karabanovas1

1Laser Research Center, 2Institute of Oncology, Vilnius University, Lithuania

Key words: nanoparticles, anticancer drugs, drug delivery, semiconductor quantum dots, fluorescentimaging.

Summary. Nanotechnology is an area of scientific research and technology development dealing with thestructures and devices with length scales in the 1- to 100-nanometer range. Multifunctional nanoparticles thatcan target, diagnose, and treat diseases such as cancer are designed and developed. Numerous studies haveshown that anticancer drugs encapsulated into nanoparticles can be delivered to target tumor cells and tissue.This would increase antitumor efficacy and reduce systemic side effects. Quantum dots are kind of nanoparticleswith unique photochemical and photophysical properties. They are several orders of magnitude brighter thanconventional fluorophores, and their emission spectra are very narrow and can be tuned by adjusting the sizeof the dots. Quantum dots are a new class of fluorescent labels with improved brightness and resistanceagainst photobleaching. These properties could improve the sensitivity of biological detection and imaging byat least 10- to 100-fold. In this review, data of tumor targeting with conventional and long-circulatingnanoparticles as well as applications of semiconductor quantum dots for in vivo imaging are discussed.

Correspondence to R. Rotomskis, Laser Research Center, Vilnius University, Saulėtekio 9, 10222 Vilnius, LithuaniaE-mail: [email protected]



557

liposomal doxorubicin. Rationale for use in solid tumours.Drugs 1997;54:15-21.

24. Grislain L, Couvreur P, Lenaerts M, et al. Pharmacokineticsand distribution of a biodegradable drug-carrier. Int J Pharm1983;15:335-45.

25. Verdun C, Brasseur F, Vranckx H, et al. Tissue distribution ofdoxorubicin associated with polyhexylcyanoacrylate nanopar-ticles. Cancer Chemother Pharmacol 1990;26:13-8.

26. Brasseur F, Couvreur P, Kante B, et al. Actinomycin D ad-sorbed on polymethylcyanoacrylate nanoparticles: increasedefficiency against an experimental tumor. Eur J Cancer1980;10:1441-5.

27. Couvreur P, Kante B, Lenaerts V, et al. Tissue distribution ofantitumor drug associated with polyalkylcyanoacrylate nano-particles. J Pharm Sci 1980;69:199-202.

28. Chiannilkulchai N, Driouich Z, Benoit JP, et al. Doxorubicin-loaded nanoparticles: increased efficiency in murine hepaticmetastasis. Sel cancer Ther 1989;5:1-11.

29. Chiannilkulchai N, Ammoury N, Caillou JPh, et al. Hepatictissue distribution of doxorubicin-loaded particles after i.v.administration in reticulosarcoma M 5076 metastasis-bearingmice. Cancer Chemother Pharmacol 1990;26:122-6.

30. Rolland A. Clinical pharmacokinetics of doxorubicin inhepatoma patients after a single intravenous injection of freenanoparticle-bound anthracycline. Int J Pharm 1989;54:113-21.

31. Storm G, Belliot SO, Daemen T, Lasic DD. Surface modifi-cation of nanoparticles to oppose uptake by the mononuclearphagocyte system. Adv Drug Deliv Rev 1995;17:31-48.

32. Stolnik S, Illum L, Davis SS. Long circulating microparticulatedrug carriers. Adv Drug Deliv Rev 1995;16:195-214.

33. Gref R, Minamitake Y, Peracchia MT, et al. Biodegradablelong-circulating polymeric nanospheres. Science 1994;263:1600-3.

34. Sharma D, Chelvi TP, Kaur K, et al. Novel Taxol formula-tion: polyvinylpyrrolidine nanoparticles-encapsulated Taxolfor drug delivery in cancer therapy. Oncol Res 1996;8:281-6.

35. Mitra S, Gaur U, Gosh PC, Maitra AN. Tumor targeted deli-very of encapsulated dextran-doxorubicin conjugate usingchitosan nanoparticles as carrier. J Control Release 2001;74:317-23.

36. Medintz IL, Uyeda HT, Goldman ER, Mattoussi H. Quantumdot bioconjugates for imaging, labelling and sensing. NaturePublishing Group 2005;4:435-46.

37. Jeon SI, Lee JH, Andrade JD, de Gennes PG. Protein-surfaceinteractions in the presence of polyethylene oxide. I. Simpli-fied theory. J Colloid Interface Sci 1991;142:149-58.

38. Jeon SI, Andrade JD. Protein-surface interactions in the pre-sence of polyethylene oxide. II. Effect of protein size. J Col-loid Interface Sci 1991;142: 159-66.

39. Larsen AK, Escargueil AE, Skladanowski A. Resistancemechanisms associated with altered intracellular distributionof anticancer agents. Pharmacol Ther 2000;88:217-29.

40. Bennis S, Chapey P, Couvreur P, Robert J. Enhanced cyto-toxicity of doxorubicin encapsulated in polyhexylcyanoacry-late against multi-drug-resistant tumour cells in culture. Eur JCancer 1994;A30:89-93.

41. Colin de Verdiere A, Dubernet C, Nemati F, et al. Reversionof multidrug resistance with polyalkylcyanoacrylate nanopar-ticles: towards a mechanism of action. Br J Cancer 1997;76:198-205.

42. Pepin X, Attali C, Domrault S, et al. On the use of ion-pairchromatography to elucidate doxorubicin release mechanism

from polyalkylcyanoacrylate nanoparticles at the cellular level.J Chromatogr 1997;B702:181-97.

43. Alivisatos AP. Perspectives on the physical chemistry of semi-conductor nanocrystals. J Phys Chem 1996;100:13226-39.

44. Sutherland AJ. Quantum dots as luminescent probes in bio-logical systems. Curr Opin Solid State Mater Sci 2002;6:365-70.

45. Qu LH, Peng XG. Control of photoluminescence propertiesof CdSe nanocrystals in growth. J Am Chem Soc 2002;124:2049-55.

46. Zhong XH, Feng YY, Knoll W, Han MY. Alloyed ZnxCd1-xS nanocrystals with highly narrow luminescence spectralwidth. J Am Chem Soc 2003;125:13559-63.

47. Bailey RE, Nie SM. Alloyed semiconductor quantum dots:tuning the optical properties without changing the particlesize. J Am Chem Soc 2003;125:7100-6.

48. Kim S, Fisher B, Eisler HJ, Bawendi M. Type-II quantumdots: CdTe/CdSe(core/shell) and CdSe/ZnTe(core/shell)heterostructures. J Am Chem Soc 2003;125:11466-7.

49. Wehrenberg BL, Wang CJ, Guyot-Sionnest P. Interband andintraband optical studies of PbSe colloidal quantum dots. JPhys Chem B 2002;106:10634-40.

50. Gao XH, Chan WCW, Nie SM. Quantum-dot nanocrystalsfor ultrasensitive biological labeling and multicolor opticalencoding. J Biomed Opt 2002;7:532-37.

51. Jaiswal JK, Mattoussi H, Mauro JM, Simon SM. Long-termmultiple color imaging of live cells using quantum dot biocon-jugates. Nat Biotechnol 2003;21:47-51.

52. Chan WCW, Nie SM. Quantum dot bioconjugates for ultra-sensitive nonisotopic detection. Science 1998;281:2016-8.

53. Bruchez M, Moronne M, Gin P, et al. Semiconductor nano-crystals as fluorescent biological labels. Science 1998;281:2013-6.

54. Wu XY, Liu HJ, Liu JQ, et al. Immunofluorescent labeling ofcancer marker Her2 and other cellular targets with semicon-ductor quantum dots. Nat Biotechnol 2003;21:41-6.

55. Dubertret B, Skourides P, Norris DJ, et al. In vivo imaging ofquantum dots encapsulated in phospholipid micelles. Science2002;298:1759-62.

56. Dahan M, Levi S, Luccardini C, et al. Diffusion dynamics ofglycine receptors revealed by single-quantum dot tracking.Science 2003;302:442-5.

57. Lidke DS, Nagy P, Heintzmann R, et al. Quantum dot ligandsprovide new insights into erbB/HER receptor-mediated sig-nal transduction. Nat Biotechnol 2004;22:198-203.

58. Pathak S, Choi SK, Arnheim N, Thompson ME. Hydroxylatedquantum dots as luminescent probes for in situ hybridization.J Am Chem Soc 2001;123:4103-4.

59. Xiao Y, Barker PE Semiconductor nanocrystal probes forhuman metaphase chromosomes. Nucleic Acids Res 2004;32:e28.

60. Sukhanova A, Devy M, Venteo L, et al. Biocompatiblefluorescent nanocrystals for immunolabeling of membraneproteins and cells. Anal Biochem 2004;324:60-7.

61. Alexson D, Li Y, Ramadurai D, et al. Binding of semicon-ductor quantum dots to cellular integrins. IEEE T Nanotechnol2004;3:86-92.

62. Nisman R, Dellaire G, Ren Y, et al. Application of quantumdots as probes for correlative fluorescence, conventional, andenergy-filtered transmission electron microscopy. J HistochemCytochem 2004;52:13-8.

63. Minet O, Dressler C, Beuthan J. Heat stress induced redistri-bution of fluorescent quantum dots in breast tumor cells. J



558

Fluoresc 2004;14:241-7.64. Rosenthal SJ, Tomlinson A, Adkins EM, et al. Targeting cell

surface receptors with ligand-conjugated nanocrystals. J AmChem Soc 2002;124:4586-94.

65. Voura EB, Jaiswal JK, Mattoussi H, Simon SM. Trackingmetastatic tumor cell extravasation with quantum dot nano-crystals and fluorescence emission-scanning microscopy. NatMed 2004;10:993-8.

66. Brigger I, Dubernet C, Couvreur P. Nanoparticles in cancertherapy and diagnosis. Adv Drug Deliv Rev 2002;54:631-51.

67. Ballou B, Lagerholm BC, Ernst LA, et al. Noninvasive ima-ging of quantum dots in mice. Bioconjugate Chem 2004;15:79-86.

68. Akerman ME, Chan WCW, Laakkonen P, et al. Nanocrystaltargeting in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 2002;99:12617-21.

69. Larson DR, Zipfel WR, Williams RM, at al. Water-solublequantum dots for multiphoton fluorescence imaging in vivo.Science 2003;300:1434-6.

70. Hines MA, Scholes GD. Colloidal PbS nanocrystals with size-tunable near-infrared emission: observation of post-synthesisself-narrowing of the particle size distribution. Adv Mater2003;15:1844-9.

71. Yu WW, Wang YA, Peng XG. Formation and stability of size-,

shape-, and structure controlled CdTe nanocrystals: ligandeffects on monomers and nanocrystals. Chem Mater 2003;15:4300-8.

72. Kim S, Lim YT, Soltesz EG, et al. Near-infrared fluorescenttype II quantum dots for sentinel lymph node mapping. NatBiotechnol 2004;22:93-7.

73. Parak WJ, Boudreau R, Le Gros M, et al. Cell motility andmetastatic potential studies based on quantum dot imaging ofphagokinetic tracks. Adv Mater 2002;14:882-5.

74. Gao XH, Cui YY, Levenson RM, et al. In vivo cancer targetingand imaging with semiconductor quantum dots. Nat Biotech-nol 2004;22:969-76.

75. Jain RK. Transport of molecules, particles, and cells in solidtumors. Annu Rev Biomed Eng 1999;1:241-63.

76. Jain RK. Delivery of molecular medicine to solid tumors: les-sons from in vivo imaging of gene expression and function. JControl Release 2001;74:7-25.

77. Derfus AM, Chan WCW, Bhatia SN. Probing the cytotoxi-city of semiconductor quantum dots. Nano Lett 2004;4:11-8.

78. Samia ACS, Chen X, Burda C. Semiconductor quantum dotsfor photodynamic therapy. J Am Chem Soc 2003;125:15736-7.

79. Bakalova R, Ohba H, Zhelev Z, et al. Quantum dots as pho-totsensitizes? Nat Biotechnol 2004;22:1360-1.

Straipsnis gautas 2006 01 07, priimtas 2006 05 09Received 7 January 2006, accepted 9 May 2006



Nanodariniai diagnostikai ir gydymui: nanomedicinos link

Documents