Опухолевая клетка невероятно «живуча», способна выживать в  экстремальных условиях, и только работа в диапазоне нановеличин может помочь решить ряд актуальных задач лечения.  К задачам нанотехнологий в области онкологии относятся, прежде всего: свободное прохождение наночастиц через барьеры, обнаружение клеток-мишеней, «адресная»  доставка к опухолевым клеткам, препаратов для диагностики и лечения. При использовании нанохирургических технологий возникает  минимизация повреждающего действия на здоровые ткани  при проведении хирургического лечения, что позитивно отражается на  послеоперационной реабилитации.

В экспериментальной хирургии и онкологии, при применении золотых наночастиц, необходимо проводить    лабораторную диагностику, основанную на данных гуморального иммунитета и биохимических показателях  крови. Перспективным представляется использовать анализ нейронных сетей в диагностике злокачественных новообразований по данным гуморального иммунитета, гормональных и биохимических показателей крови. Основным этапом экспериментальных онкохирургических вмешательств  может быть использование лазерного фототермолиза опухоли с помощью светопоглащающих  плазмоно-резонансных наночастиц.

Для оценки безопасности применения наночастиц необходимо исследовать их возможное накопление в различных органах и тканях. Мало изучены сроки накопления наночастиц в органах и тканях, нет данных литературы о влиянии золотых наночастиц на  гомеостаз и гемостаз. Не изучено влияние конъюгатов золотых наночастиц на изменения иммунного статуса   при  иммунодефиците, который отмечается в большинстве онкологических ситуаций.

Цель исследования: в условиях эксперимента определить сроки накопления наночастиц в  различных органах и  изучить влияние золотых  наночастиц  и частиц, конъюгированных  с интерлейкином-2 на  ряд иммунологических и биохимических показателей. 

Материал и методы.  Совместно с первой ветеринарной клиникой  (главный врач - д.в.н. Г.С. Терентюк) нами проведены   исследования, оценивающие сроки накопления наночаситиц в тканях экспериментальных животных. В ходе эксперимента оценивали сроки  накопления наночастиц в некоторых органах  белых лабораторных крыс весом 150-200 грамм. Под наркозом (золетил 0.15 мл) рассекали кожу на передней поверхности шеи, тупым способом разделяли мышцы и выделяли яремную вену. Яремная вена бралась на лигатуру. В яремную вену вводилось 1 мл суспензии золотых наночастиц по направлению от головы к хвосту. После введения на кожу накладывались швы. Крыса подвергалась эвтаназии спустя 4 часа после введения частиц, когда предположительно накопления частиц в печени достигало максимума. Проводился эмиссионный спектральный анализ почек, мочевого пузыря и печени. Количественное содержание золота оценивалось по интенсивности эмиссионных линий на  тестовых длинах волн  267 нм и 312,2 нм.

С целью изучения влияние золотых  наночастиц  и частиц, конъюгированных  с интерлейкином-2, на исходные иммунологические и биохимические показатели  гомеостаза   лабораторных  животных, а также проведения сравнительного анализа влияния интерлейкина-2 и золотых наночастиц, конъюгированных с интерлейкином-2, при искусственно созданном вторичном иммунодефиците проведены эксперименты на 9 беспородных собаках массой 15 кг в возрасте 1 года.

Для проведения лабораторных исследований у животных осуществлялся забор крови из поверхностной вены предплечья в объёме 1 мл и 5 мл на 3, 7 и 14 день эксперимента. Были исследованы следующие лабораторные показатели сыворотки крови: эритроциты, гемоглобин, лимфоциты, СОЭ, тромбоциты, общий белок, альбумины,  мочевина, креатинин, глюкоза, трансаминазы, уровень натрия и калия, кортизол, С – реактивный белок, Т  и В- лимфоциты, иммуноглобулины.

Наиболее информативными и статистически достоверными оказались исследования показателей тромбоцитов, Т- и В-лимфоцитов  сыворотки крови, СОЭ, кортизола, С-реактивного белка и иммуноглобулинов. В ходе эксперимента использованы как «свободные» золотые наночастицы, так  и золотые наночастицы, коньюгированные с интерлейкином -2. Концентрация золотых наночастиц - 57 мкг/мл, диаметр частиц - 15 нм. Концентрация интерлейкина – 2-10 мкг/мл, что соответствует общей дозе интерлейкина-2  -  150 тыс. ед.

Для исследования влияния золотых наночастиц на показатели гомеостаза животные были разделены на 3 группы:

- группа сравнения (3 животных), лабораторные показатели которых соответствовали нормальным величинам;

-  первая исследуемая группа (3 животных, которым внутривенно вводилось по 15 мл суспензии золотых наночастиц).

-  вторая исследуемая группа (3 животных, которым вводилось 15 мл с суспензии золотых наночастиц диаметром 15 нм, конъюгированных с интерлейкином-2).

Для проведения сравнительного анализа влияния интерлейкина-2 и золотых наночастиц  после создания вторичного иммунодефицита также было выделено две  группы экспериментальных животных.

Животным первой исследуемой группы предварительно создавалась иммунодепрессия. Для создания вторичного иммунодефицита этим животным ежедневно в течение 15  дней внутримышечно вводился раствор преднизолона в дозировке 5 мг на 1 кг массы животного 1 раз в сутки. Параллельно с этим на 3, 6, 9, 12 и 15 дни внутримышечно вводился циклофосфан в дозировке 2 мг/кг/. Животным второй исследуемой группы после создания иммунодепрессии вводили 15 мл суспензии золотых наночастиц, конъюгированных с интерлейкином-2.    

Результаты и их обсуждение. Как показали проведенные исследования, наночастицы при внутривенном введении накапливаются в почках спустя 10 минут после введения, спустя 1 час в мочевом пузыре и далее основная их часть выводится из организма. Спустя 4  часа после введения наиболее значительная концентрация частиц определяется в печени.  Наблюдать наночастицы на рентгенограммах можно только при их введении в очень высоких концентрациях, значительно (на три порядка) превышающих дозировки,  используемые для  проведения лазерного фототермолиза.

В ходе исследования влияния  наночастиц и конъюгатов на нормальные показатели гомеостаза установлено, что в первой  исследуемой группе животных отмечается тромбоцитопения (190×109 ⁄л, при норме 200 - 400  г⁄л), а также повышение СОЭ  в 2,5 раза.  У животных   второй  исследуемой группы преобладали  В - лимфоциты (67% составляли В-лимфоциты при норме-7-30%),  СОЭ была ускорена на 25%.

В результате введения золотых наночастиц и наночастиц, коньюгированных с интерлейкином-2, в первой и второй группах исследуемых животных достоверно активизировались как  гуморальный иммунитет, так и клеточное звено иммунитета. Исходный уровень  тромбоцитов сыворотки крови к 10-14 суткам возрастал: в первой и второй группах животных число тромбоцитов достигало 230-350×10⁹ ⁄л. Отмечена тенденция увеличения СОЭ (до 10 мм ⁄ч и 8 мм ⁄ч, соответственно).  Показатель С–реактивного белка, изначально повышенный во второй группе животных,  нормализовался к 14 суткам после введения наночастиц, коньюгированных инерлейкином-2. Соотношение клеточного и гуморального иммунитета  у  животных  второй исследуемой (2) группы также стабилизировалось:  Т-лимфоциты 77% и В-лимфоциты - 22% соответственно. Как следствие этого, к 10-14 суткам уровень Ig G у животных  пришёл в норму  (11,7 г⁄л).     

Во всех наблюдениях при искусственно созданном вторичном иммунодефиците в результате введения интерлейкина- 2 и золотых наночастиц, конъюгированных с интерлейкином-2, с 3 до 14 суток эксперимента прослеживается чёткая динамика роста иммуноглобулинов класса G в обеих группах:  в первой группе с 3,4 до 6,7 г/л, а  во второй  группе -  с 3,1 до 8,1 г/л. Количество иммуноглобулинов класса G у первой группы нормализовалось на 9-10 сутки эксперимента, а у второй исследуемой группы  - лишь на 12-14 сутки.

Заключение. Первый опыт работы с золотыми наночастицами в условиях эксперимента показал, что возможна их рентгенологическая визуализация. Определены сроки накопления золотых наночастиц  при их внутривенном введении экспериментальному животному: в почках – 10 минут, в мочевом пузыре – 1 час, в печени  -  до  4-х часов.    Золотые наночастицы и их конъюгаты при их внутривенном введении лабораторным животным вызывают стойкое повышение количества тромбоцитов и СОЭ к 10-14 суткам эксперимента.  На фоне искусственно созданной иммунодепрессии, с 3 до 14 суток эксперимента прослеживается чёткая динамика роста иммуноглобулинов класса G. Требуются дальнейшие экспериментальные исследования гомеостаза и иммунного статуса для изучения  степени влияния на них наночастиц и  определения  характера корригирующей терапии.