Антираковая вакцина нового поколения показала потрясающие результаты на мышах, предотвратив до 88% агрессивных и трудно поддающихся лечению видов рака. В основе вакцины – наночастицы двойного действия, которые обучают иммунную систему распознавать и уничтожать опухолевые клетки.

Агрессивные виды рака и как их устранять?

Меланома, рак поджелудочной железы и трижды негативный рак молочной железы (ТНРМЖ). Это три наиболее агрессивных вида рака. Они распространены, смертельны и к ним крайне сложно подобрать адекватные протоколы лечения. Именно поэтому учёные сосредоточились именно на них.

Исследование, проведенное в Массачусетском университете (UMass) в Амхерсте, приблизило человечество к потенциальной терапии. Иммуностимулирующая вакцина на основе наночастиц эффективно предотвращает меланому, рак поджелудочной железы и тройничный рак молочной железы у мышей.

Разрабатывая эти наночастицы для активации иммунной системы посредством многопутевой активации, которая сочетается с раковыми антигенами, мы можем предотвратить рост опухоли с замечательными показателями выживаемости.

Прабхани Атукорале, доктор философии, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Инженерном колледже Риччио в Массачусетском университете в Амхерсте и автор-корреспондент исследования.

Принцип работы антираковой вакцины

Вакцина объединяет две иммуностимулирующие молекулы (адъюванты) в крошечной липидной наночастице, которая усиливает как врожденный, так и адаптивный иммунный ответ.

Врожденный иммунитет выступает в качестве первой линии защиты организма, быстро и неспецифично реагируя на вторжение, используя клетки, продуцирующие воспалительные сигналы.

Адаптивный иммунитет активируется дольше, но обеспечивает целенаправленный и продолжительный ответ, обучая Т- и В-клетки распознавать и запоминать специфические угрозы. Вместе они формируют скоординированную защиту: врожденный иммунитет предупреждает и активирует адаптивную систему, которая затем обеспечивает точный и стойкий иммунитет.

Первые шаги и результаты на животных

Мышей вакцинировали подкожно по схеме «прайм-буст-буст»: на нулевой, 14-й и 35-й дни. Вакцины комбинировали с опухолевыми пептидами – специфическими антигенами меланомы. Или с лизатами целых опухолевых клеток – смесь опухолевых белков, имитирующая настоящие опухоли.

Затем исследователи протестировали вакцину на трёх моделях агрессивного рака: меланоме, раке поджелудочной железы и трижды негативном раке молочной железы (ТНРМЖ). Ученые также измерили, насколько хорошо наночастицы достигают лимфатических узлов, где активируется иммунный ответ, и насколько хорошо они активируют ключевые иммунные посредники: дендритные клетки, которые вызывают Т- и В-клеточный ответ.

Наночастицы с двойным адъювантом вызывали у мышей усиленный и эффективный иммунный ответ. Они также эффективно проникли в лимфатические узлы, что необходимо для эффективности вакцины, и активировали дендритные клетки.

В сочетании с несколькими пептидами у 100% вакцинированных мышей наблюдалось отторжение опухолей, в то время как все мыши в группах без лечения или с одним адъювантом погибли в течение месяца. У мышей, переживших первое подселение опухоли и избавившиеся от них, вторичные опухоли не появлялись после повторного введения, даже через несколько месяцев. Это свидетельствует о долговременной иммунной памяти.

Повсеместное распространение метастаз — самое серьёзное препятствие для лечения рака. Подавляющее большинство случаев смерти от опухолей по-прежнему обусловлено метастазами, и это практически превосходит наши возможности в работе с труднодоступными видами рака, такими как меланома и рак поджелудочной железы. Это реальное преимущество иммунотерапии, поскольку память поддерживается не только локально. У нас есть системная память, и это критически важно. Ведь иммунная система охватывает всю географию организма.

Прабхани Атукорале, доктор философии, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Инженерном колледже Риччио в Массачусетском университете в Амхерсте и автор-корреспондент исследования.

Использование цельного опухолевого лизата вместо определённых пептидов обеспечило защиту в моделях меланомы, рака поджелудочной железы и рака молочной железы. От 69% до 88% мышей избавились от опухолей после заражения, и все выжившие перенесли повторное системное заражение опухолью. В иммунном ответе участвовали как Т-, так и В-клетки, что свидетельствует о формировании широкого многофакторного иммунитета.

Т-клеточный ответ, специфичный для опухоли, который мы способны генерировать, — это ключ к улучшению выживаемости. При обработке клеток врождённого иммунитета этим препаратом наблюдается интенсивная активация иммунной системы, которая побуждает эти клетки синтезировать антигены и активировать Т-клетки, убивающие опухоль.

Гриффин Кейн, научный сотрудник Массачусетского университета в Амхерсте и ведущий автор исследования.

Каковы перспективы антираковой вакцины?

Исследователи планируют использовать свою вакцину как в лечебных, так и в профилактических целях, а также в качестве подхода к лечению различных видов рака. Чтобы помочь им в этом, Атукорале и Кейн создали стартап NanoVax Therapeutics.

Основная технология, на которой основана наша компания, — это наночастицы и описанный выше подход к лечению. Это платформа, разработанная Прабхани. Стартап позволяет нам продолжать эти трансляционные исследования, стремясь к конечной цели — улучшению жизни пациентов.

Гриффин Кейн, научный сотрудник Массачусетского университета в Амхерсте и ведущий автор исследования.

Традиционно – от первых исследований на мышах до выхода на рынок обычно проходило 10-15-20 лет. Но: как показал ковид, некоторые исследования можно форсирвать, если игнорировать протоколы бебиотехнологии,зопасности. Одновременно, благодаря накопленным знаниям и смежным исследованиям, растет вероятность «прорывной терапии. Те же наночастицы, но с другой методикой уже исследуются в рамках лечения болезни Альцгеймера. И если та же технология окажется эффективной в других областях, или использовалась в других областях, то это поспособствует ускорению выхода на рынок.

Традиционно, больше новостей о передовом крае науки и технологий, найдете в сообществе NeuralHack. Заглядывайте, чтобы оставаться в свете прогресса и надежды на лучшее будущее. Пусть даже и в такие мрачные времена.

Исследователи впервые измерили истинные свойства отдельных чешуек MXene — наноматериала с потенциалом для усовершенствования аккумуляторов, гибкой электроники и устройств на основе чистой энергии. Используя новый метод спектроскопической микроэллипсометрии (SME), они изучили поведение материала на уровне отдельных хлопьев, выявив изменения в проводимости и оптическом отклике, скрытые при анализе многослойных пленок. Это открывает путь к более эффективным технологиям.

MXene — ультратонкие материалы толщиной в несколько атомов, проводящие электричество, накапливающие энергию и взаимодействующие со светом. Ранее их изучали преимущественно в виде тонких пленок из перекрывающихся чешуек, что маскировало уникальные свойства отдельных единиц.

Исследование провели под руководством Андреаса Фурхнера из Центра Гельмгольца в Берлине (HZB) и Ральфи Кеназа из Института физики Еврейского университета (HUJI), с участием Тристана Пети и Ронена Рапапорта. Они синтезировали отдельные чешуйки MXene разной толщины в HZB, затем измерили их в HUJI с помощью SME — неинвазивного "оптического фингерпринтинга", позволяющего анализировать оптические, структурные и электронные свойства с высоким разрешением.

Обычная эллипсометрия не подходит для областей менее 50 микрон, поэтому SME адаптировали для микроскопических структур. Метод направляет поляризованный свет на чешуйки и анализирует отражение, выявляя, как толщина влияет на проводимость: сопротивление растет с уменьшением толщины. SME сопоставима по точности с атомно-силовой микроскопией (AFM) и просвечивающей электронной микроскопией (STEM), но не повреждает образцы.

Доктор Фурхнер отметил: "Мы точно определили структурные изменения на наноуровне, и результаты соответствуют разрушительным методам вроде STEM". Доктор Кеназ добавил: "За минуту мы измеряем свойства, которые раньше требовали трех приборов и повреждали образцы". Доктор Пети подчеркнул: "Это дополняет синхротронные методы, как STXM, для изучения эволюции MXene в разных средах".

MXene перспективны для сверхбыстрых аккумуляторов, очистки воды, гибкой электроники и солнечной энергии. Понимание свойств отдельных чешуек критично для масштабируемых устройств. Профессор Рапапорт заключил: "Это дорожная карта для интеграции MXene в технологии без искажений от слоев или примесей".

Исследование устанавливает SME как стандарт для анализа двумерных материалов, ускоряя развитие наноматериалов. Доктор Пети отметил: "Международное сотрудничество и физические инновации продвигают материаловедение; MXene — лишь начало". Результаты опубликованы в ACS Nano.

Многоразовая двусторонняя клейкая лента. Отзывы: Отлично ложится, держится супер. Если аккуратно снимать, то даже не повредит бумажные обои.

Видел на Яндекс Маркет

Реклама. ООО «Яндекс Маркет», ИНН 9704254424, erid: 5jtCeReNx12oajvHXaE4pUJ

Проводящие нанокомпозиты на основе полимеров, особенно с углеродными нанотрубками (УНТ), перспективны для гибкой электроники, мягкой робототехники и носимых устройств. Однако УНТ склонны к агломерации, что затрудняет равномерную дисперсию, а традиционные методы ограничивают контроль над их распределением и формой.

Для преодоления этих проблем исследователи используют аддитивное производство (AM) или 3D-печать, такую как фотополимеризация в ванне (VPP), которая обеспечивает высокую свободу дизайна и точность.

В VPP свет избирательно отверждает слои чернил в резервуаре, формируя объект послойно. Но присутствие УНТ ухудшает качество печати и свойства отверждения, а достижение высокой эластичности и проводимости остается вызовом.

Команда под руководством профессора Кеун Парка и доцента Сунджэ Пе из кафедры проектирования механических систем Сеульского национального университета науки и технологии (Южная Корея) успешно создала высокопрочные проводящие нанокомпозиты на основе УНТ с помощью VPP.

"Наши нанокомпозиты оптимизированы для VPP, позволяя создавать сложные 3D-структуры, — говорит проф. Парк. — Мы использовали их для пьезорезистивных датчиков и интегрировали в носимое устройство для мониторинга здоровья".

Исследование опубликовано в Composite Structures.

Ученые приготовили чернила, равномерно диспергируя многостенные УНТ (MWCNT) в алифатической уретандиакрилатной смоле (AUD) при концентрациях 0,1–0,9 мас.%, используя ультразвук. Затем оптимизировали условия печати.

Они напечатали образцы и проверили механические, электрические свойства и разрешение печати. Лучший результат дал состав с 0,9 мас.% УНТ: растяжимость до 223% перед разрывом, проводимость 1,64 × 10⁻³ См/м (выше, чем у ранее описанных материалов) и разрешение 0,6 мм.

Для демонстрации применимости они напечатали гибкие пьезорезистивные датчики на основе тройной периодической минимальной поверхности (TPMS), встроили их в стельку для умных стелек и отслеживали давление под стопой в реальном времени, выявляя движения и позы.

"Устройство показывает потенциал наших нанокомпозитов для 3D-печати материалов с высокой эластичностью и проводимостью, — отметил проф. Пе. — Они пригодятся в носимых мониторах, гибкой электронике и умном текстиле".

Через пару десятилетий цифровые данные станут одним из главных "пожирателей" энергии в мире — до 30% от общего потребления. Но ученые из Технологического университета Чалмерса в Швеции нашли выход: они создали атомарно тонкий материал, где сосуществуют два противоположных магнитных состояния. Это позволяет делать чипы памяти в 10 раз экономичнее!

Такое открытие откроет путь к сверхэффективным устройствам для ИИ, смартфонов, компьютеров и автономных машин. Блоки памяти — основа всех современных гаджетов, и магнетизм здесь ключевой. Обычно данные хранятся, меняя направление электронов с помощью внешних полей, но это жрет много энергии. Новый материал меняет все: в нем встроены ферромагнетизм (электроны выстраиваются в одну сторону, как в обычном магните) и антиферромагнетизм (они чередуются и нейтрализуют друг друга). Вместе они создают "внутренний наклон", который переключает электроны без внешних полей.

Материал — это сплав кобальта, железа, германия и теллура, слоями, скрепленными слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Нет сложных многослойных структур с проблемными стыками — проще в производстве и надежнее.

"Это настоящий прорыв! Такой материал идеален для энергоэффективных чипов в ИИ, мобильниках и будущих технологиях", говорит доктор Бинг Чжао, ведущий автор из Чалмерса.

"Мы объединили два магнитных мира в одной двумерной кристаллической структуре — это как идеальная магнитная система, которую раньше невозможно было создать", добавляет профессор Сародж П. Дэш, руководитель проекта.

Команда уже протестировала идею, и это обещает революцию в электронике. Подробности — в статье "Сосуществующие нетривиальные Ван-дер-Ваальсовы магнитные порядки обеспечивают бесполевую динамику спин-орбитального моментного намагничивания" в журнале Advanced Materials.

По словам доцента Хэ Ен Ли, электронный луч действует как наноразмерный карандаш, позволяя рисовать источники света и провода с точностью, недоступной традиционным методам, таким как литография. Оксид молибдена состоит из ультратонких слоёв, связанных слабыми ван-дер-ваальсовыми силами, что делает материал легко настраиваемым для новых устройств.

Учёные предположили, что электроны высокой энергии выбивают атомы кислорода из кристаллической решётки, образуя кислородные дефекты. Эти дефекты усиливают свечение и повышают проводимость материала. В местах воздействия электронного луча интенсивность синего излучения значительно возрастала и сохранялась, а проводимость увеличивалась в сотни раз, формируя встроенные провода шириной всего несколько сотен нанометров.

Для экспериментов использовалась система катодолюминесцентной спектроскопии, которая позволила одновременно создавать дефекты и отслеживать излучение в реальном времени. Дополнительные методы подтвердили наличие кислородных дефектов.

Главным достижением работы является одновременное создание оптических и электрических свойств в одном материале с высокой точностью, без необходимости отдельных этапов для оптики и электроники. Исследователи отмечают, что метод может быть применён и к другим ван-дер-ваальсовым оксидам, открывая новые возможности для разработки оптоэлектронных устройств следующего поколения.