Наномедицина, особенно основанная на наночастицах, революционизирует здравоохранение как с точки зрения диагностики, так и терапии. Эти частицы, часто содержащие металлы, такие как железо или золото, могут служить контрастными веществами при медицинской визуализации, действовать как пищевые добавки и даже выполнять функцию носителей для доставки лекарств. Благодаря своим уникальным свойствам и тщательной разработке наномедицины могут проникать и накапливаться в таких местах организма, куда обычные лекарства попасть не могут, что делает их перспективными для выявления и лечения рака. Однако те же характеристики, которые делают наномедицины ценными, также создают проблемы в обеспечении их безопасности и качества.

Действующие фармацевтические рекомендации, в том числе рекомендации Международного совета по гармонизации технических требований к фармацевтическим препаратам для использования человеком (ICH), имеют значительное "слепое пятно": они оценивают только общее количество элементов, присутствующих в лекарственном средстве, не проводя различия между их различными формами, такими как ионы или частицы разного размера. Это различие имеет решающее значение, поскольку эти различные формы могут оказывать различное воздействие на организм, включая различные профили токсичности.

На этом фоне исследовательская группа, возглавляемая доцентом Ю-ки Танакой из Высшей школы фармацевтических наук Университета Тиба, Япония, разработала новый аналитический метод для устранения существующего пробела в законодательстве. Их исследование, которое было опубликовано онлайн в журнале Talanta 8 апреля 2025 года, представляет метод раздельного количественного определения ионов, наночастиц и агрегированных частиц в наномедицине. Исследование, проведенное в соавторстве с Ясумицу Огрой и Саной Хасэгавой, также из Университета Тиба, демонстрирует, как этот метод может улучшить контроль качества этих передовых фармацевтических продуктов. "Внедрив новый метод оценки, который решает проблему, ранее не учитывавшуюся в действующих рекомендациях по оценке, мы можем обеспечить безопасное использование наномедицинских препаратов на основе металлов, таких как Resovist® и Ferinject®", - объясняет доктор Танака.

Исследователи объединили две существующие технологии - фракционирование в поле асимметричного потока (AF4) и масс-спектрометрию с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Они использовали метод AF4 новым способом, воспользовавшись преимуществами его начальной "стадии фокусировки". Во время этой стадии частицы удерживаются внутри канала AF4 двумя противоположными потоками. Используя специальную проницаемую мембрану, перекрестные потоки отфильтровывают мельчайшие растворенные частицы (ионы), позволяя проводить количественную оценку на основе различий в сигналах ICP-MS между образцами с удалением ионов и без него, а именно с этапом фокусировки и без него. Как только ионы разделены, система затем использует стандартный процесс разделения AF4 для сортировки оставшихся наночастиц по размеру. Наконец, устройство ICP-MS, подключенное к выходу, может определить приблизительное количество наночастиц каждого размера. Эта комбинация позволила команде различать свободные ионы металлов, небольшие коллоиды гидроксидов и наночастицы различных размеров, содержащие один и тот же металлический элемент.

Они протестировали свой подход на Resovist®, наномедицинском препарате, используемом в качестве контрастного вещества при магнитно-резонансной томографии печени. Анализ показал, что только 0,022% железа в Ресовисте® присутствовало в ионной форме. Приблизительно 6,3 микрограмма на миллилитр - это незначительное количество значительно ниже уровня, вызывающего озабоченность. Кроме того, команда подтвердила, что активные наночастицы были меньше 30 нанометров в диаметре, а некоторые агрегаты - около 50 нанометров. Важно отметить, что не было обнаружено крупных скоплений, которые могли бы снизить эффективность контрастного вещества. Эти результаты подтверждают как безопасность, так и стабильность Ресовиста® как наномедицинского препарата.

Предлагаемый метод особенно актуален для новых методов лечения рака, в которых используются наночастицы золота в качестве систем доставки лекарств или металлические частицы для фототермической терапии. Эти передовые методы лечения основаны на "эффекте повышенной проницаемости и удержания (EPR)", благодаря которому наночастицы просачиваются из кровеносных сосудов вокруг опухолей и накапливаются в раковой ткани. "Поскольку многие новые наномедицинские препараты состоят из наночастиц на основе металлов в качестве активных ингредиентов, предоставление надежных методов оценки их безопасности и контроля качества будет способствовать их разработке и клиническому применению", - отмечает доктор Танака.

Кроме того, этот новый аналитический подход выходит за рамки фармацевтики. Он также может оценивать безопасность наночастиц металлов в пищевых добавках, косметике и образцах окружающей среды, помогая обеспечивать общественное здравоохранение во многих секторах. Исследователи продемонстрировали его универсальность, успешно проанализировав как отрицательно заряженные ионы (кремний), так и положительно заряженные ионы (железо), что указывает на его потенциал для широкого спектра наноматериалов.

В целом, предлагая более всестороннюю оценку состава, качества и стабильности наночастиц, это исследование прокладывает путь к созданию более безопасных и эффективных наномедицинских препаратов и технологий на основе наночастиц.