Влияние пористости наночастиц кремния на их свойства сенсибилизации медицинского ультразвука низкой интенсивности

Введение

Сонодинамическая терапия (СДТ) представляет собой метод лечения злокачественных опухолей, сочетающий воздействие низкоинтенсивного ультра­звука с применением соносенсибилизаторов — агентов, повышающих чувствительность опухолевых клеток к ультразвуковому излучению [1]. В последние годы особое внимание уделяется использованию наночастиц в качестве соносенсибилизаторов, что открывает новые перспективы в онкологической терапии.

Наночастицы благодаря своим уникальным фи­зико-химическим свойствам могут усиливать те­рапев­тический эффект ультразвука через не­сколько механизмов. Во-первых, они спо­соб­ству­ют генерации активных форм кислорода при ультразвуковом облучении, что приводит к окислительному стрессу и последующей гибели опухолевых клеток. Во-вторых, наночастицы могут служить центрами нуклеации кавитации, снижая порог ее возникновения и усиливая механическое разрушение клеточных структур. В-третьих, некоторые наночастицы эф­фек­тивно поглощают ультразвуковую энергию, преобразуя ее в тепло и вызывая локальную гипер­термию, что приводит к деструкции опухолевых тканей [2–4].

Применение наночастиц в СДТ также позволяет достичь высокой селективности воздействия. Бла­годаря возможности функционализации по­верх­ности наночастицы могут быть направлены не­посредственно в опухолевые клетки, минимизируя повреждение здоровых тканей. Однако, несмотря на значительные успехи в этой области, разработка эффективных и безопасных наночастиц-соносен­сибилизаторов остается актуальной задачей, тре­бующей дальнейших исследований и клинических испытаний [4, 5].

В настоящее время особый интерес представляют наночастицы пористого кремния, которые обладают уникальными свойствами: биосовместимостью, спо­­собностью биодеградировать до нетоксичной кремниевой кислоты, а также фотолюминесценцией в видимой области спектра, обусловленной кванто­во-размерными эффектами [6]. Эти свойства делают наночастицы пористого кремния универсальным материалом для адресной доставки лекарств и их неинвазивного мониторинга. Важно отметить, что размер и пористость наночастиц можно варьировать, адаптируя их к конкретным медицинским задачам [7, 8]. Исследования продемонстрировали: нано­частицы пористого кремния обладают низкой токсичностью как in vitro, так и при внутривенном введении in vivo и эффективно поглощаются ра­ковыми клетками, что делает их безопасными и многообещающими для использования в био­медицине [6, 9].

Наночастицы пористого кремния рассматриваются как перспективные соносенсибилизаторы для СДТ. Одной из их ключевых особенностей является способность выступать в роли центров нуклеации кавитационных пузырьков, что значительно снижает порог возникновения кавитации при ультразвуковом воздействии [10, 11]. Кавитация, характеризующаяся образованием и последующим коллапсом микро­пузырьков в жидкой среде, вызывает механическое разрушение клеточных мембран и, как следствие, гибель опухолевых клеток.

На стадии докавитационного режима, т.е. до на­ступления полной кавитации, кремниевые на­но­­частицы также оказывают значительное воз­действие на клеточные структуры. В работе [12] показано, что совместное воздействие наночастиц и ультразвука может индуцировать апоптоз — запрограммированную клеточную гибель (это спо­собствует устранению опухолевых клеток без развития воспалительной реакции). Таким образом, комбинированное применение ультразвука и нано­­частиц повышает общую эффективность лече­ния за счет синергетического воздействия на опу­хо­левую ткань. Эти данные подтверждаются экс­периментальными исследованиями in vitro и in vivo, демонстрирующими высокую эффективность нано­частиц пористого кремния в качестве сен­сибилизаторов для ультразвуковой терапии опу­холей [10–14].

Целью настоящего исследования является изучение влияния пористости наночастиц кремния на их способность снижать пороги акустической кавитации и усиливать терапевтический эффект ультразвукового облучения низкой интенсивности. Для этого исследовались структурные, оптические и соносенсибилизирующие свойства наночастиц, а также их влияние на жизнеспособность клеток in vitro.

Материалы и методы

Синтез наночастиц. Водные суспензии порис­тых (пК-НЧ) и непористых (К-НЧ) наночастиц кремния получали путем измельчения массивов по­ристых и непористых кремниевых нанонитей соот­ветственно.

Массивы нанонитей кремния получали методом металл-стимулированного химического травления (МСХТ). На первом этапе метода пластину с-Si (100) погружали в смесь 0,01 М AgNO₃ и 5 М HF в объемном соотношении 1:1 на 15 с. В результате на поверхность c-Si осаждались наночастицы Ag. Затем пластину c-Si помещали в смесь 5 М HF и 30% H₂O₂ в объемном соотношении 10:1, где происходил процесс травления. Для того, чтобы удалить нано­частицы серебра, образцы погружались в 35% HNO₃ на 15 мин. Затем образцы промывали 3 раза дистиллированной водой (Merck Millipore, Германия) и сушили при комнатной температуре на воздухе.

Пористые нанонити кремния получали методом МСХТ высоколегированного c-Si с удельным со­против­лением 0,001 Ом·см. Непористые нанонити полу­чали методом МСХТ низколегированного c-Si с удельным со­противлением 1 Ом·см [15].

Полученные массивы кремниевых нанонитей меха­нически отделяли от пластин c-Si и затем из­­мельчали в дистиллированной воде (Merck Millipore, Германия) в ультразвуковой ванне (Elmasonic, Гер­мания; 37 кГц) в течение 12 ч. Пос­ле ультразвукового воздействия по­лу­ченные рас­творы частиц седиментировались в течение 24 ч и центрифугировались в течение 5 мин при 1300 об./мин для удаления крупных неперемолотых нанонитей; полученный супернатант использовали в эксперименте. В результате измельчения пористых и непористых нанонитей получали суспензии пК-НЧ и К-НЧ сответственно.

Характеризация наночастиц. Структурные ис­­сле­­дования полученных образцов проводили с ис­поль­зованием просвечивающего электронного микро­скопа (LEO 912 AB OMEGA; Carl Zeiss, Германия). Для определения размера и дзета-потенциала (ZP) наночастиц кремния по данным динамического светорассеяния (ДРС) использовали прибор Malvern Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments Ltd, Великобритания). Состав поверхности образцов исследовали на ИК-Фурье спектрометре IR-8000 (САС, Россия) с приставкой нарушенного полного внутреннего отражения. Спектры комбинационного (рамановского) рассеяния света (КРС) измеряли на конфокальном рамановском микроскопе ConfotecTM MR350 (SOL instruments, Республика Беларусь). При регистрации КРС использовали длину волны возбуждения 633 нм и слабую мощность лазера 1 мВт для защиты образцов от перегрева. Перед из­мерением КРС 20 мкл суспензии наночастиц наносили на пластину из кристаллического Ge и высушивали на воздухе.

Исследование цитотоксичности наночастиц in vitro. Клетки линии Hep2 (карцинома гортани человека) культивировали во флаконах в среде DMEM, которая содержала 10% фетальной бычьей сыворотки (Gibco, США), L-глутамин (600 мг/л), HEPES (20 мМ) и гентамицин (80 мг/л). Инкубацию проводили при 5% СО₂ и температуре 37°C. Для экспериментов клетки высевали в 12-луночные планшеты в концентрации 100 тыс. клеток на лунку, с добавлением 1 мл питательной среды на лунку.

Через 24 ч после посева добавляли необходимое количество наночастиц кремния. Перед добавлением частицы кремния переводили центрифугированием в культуральную среду и подвергали ультразвуковой обработке в ультразвуковой ванне с частотой 30 кГц с пипетированием для равномерного распределения частиц в растворе. Пробирку с частицами помещали в зону кавитации для обеспечения максимальной диспергируемости наночастиц.

Через 24 ч после добавления частиц клетки промывали для удаления несвязанных наночастиц. Количество клеток в каждой лунке определяли с помощью подсчета в гемоцитометре. Для оценки фазового состава клеток после воздействия нано­частиц проводили окрашивание пропидий иоди­дом (50 мкг/мл), а затем анилизировали об­разцы на проточном цитофлуориметре PASIII (Partec, Германия). Это позволило определить до­лю жизне­способных и мертвых клеток, а также рас­пределение по фазам клеточного цикла.

Исследование совместного воздействия наночастиц и ультразвука на клетки in vitro. Клетки линии Hep2 подращивали в культуральных флаконах (площадь поверхности 25 см²) в течение 3 сут. Культуральная среда DMEМ содержала 10% фетальной бычьей сыворотки (Gibco, США), L-глутамин (600 мг/л), HEPES (20 мМ) и гентамицин (80 мг/л). Клетки инкубировали при температуре 37°C и 5% CO₂. Во флаконе находилось 5 мл питательной среды.

Образцы водных суспензий наночастиц цент­ри­фугировали, подсушивали в сушильном шкафу для удаления остатков воды и затем растирали в течение 5 мин в агатовой ступке с добавлением культуральной среды для получения гомогенной суспензии. Культуральную среду клеток заменяли на среду, содержащую наночастицы, и инкубировали в течение 2–4 ч. Концентрация наночастиц составляла 300 мкг/мл. После инкубации клетки отмывали 3 раза раствором Хэнкса, снимали с поверхности флакона методом трипсинизации и переводили в стандартный раствор Хэнкса. Количество клеток регулировали до кон­цент­рации 2·10⁵ кл./мл.

Подготовленные суспензии кле­ток обрабатывали ультра­зву­ком с помощью аппарата ульт­развуковой терапии «УЗТ-1.3.01Ф-Мед ТеКо» (ООО «Мед ТеКо», Россия). Частота ультразвукового воздейст­вия составляла 0,88 МГц, мощность — 1 Вт, моду­ляция — 2/20. В эксперименте использовали полипропиленовые пробирки (Greiner Bio-One, Австрия; 50 мл, диаметр 29 мм, дно коническое, высота конуса — 18 мм), содержащие 1 мл суспензии клеток с наночастицами. Дегазированную дистиллиро­ван­ную воду (при температуре 37°C) применяли в качестве контактной среды между плоским ультразвуковым излучателем радиусом 2 см и кюветой, заполненной образцом. Пробирки погружали в воду на глубину 15–18 мм, причем дно пробирки находилось на высоте 66 мм от поверхности ультразвукового излучателя, рас­по­ло­женного на дне ванны. В контрольной группе исследовали клетки без наночастиц кремния.

Для разделения живых и мертвых клеток ис­пользовали окрашивание трипановым синим (Gibco, США) (0,4%, 1:1). Подсчет живых клеток проводили на гемоцитометре, при этом погрешность измерения оценивали методом точечного и интер­вального анализа с достоверностью 0,95.

Оптическая голотомография. Эксперименты по биовизуализации in vitro проводили с ис­пользованием голотомографического микроскопа HT-X1 (TomoCube, Республика Корея), любезно предоставленного для проведения экспериментов компанией «Биолайн» (Россия). Установка включала в себя блок флуоресценции с диодным источником освещения синего цвета, воздушный объектив с 40-кратным увеличением и камеру CMOS с разрешением 2,8 мега­пикселя. Для поддержания жизнеспособности клеток использовали настольный инкубатор, в котором поддерживалась температура 37°С, 100% влажность, газовый состав — 5% СО₂. Клетки высаживали на конфокальные чашки с тонким дном 0,17 мм вечером накануне эксперимента для полного распластывания. Наночастицы добавляли клеткам за 2 ч до начала съемки. Съемку производили в полной среде роста клеток.

Результаты

Исследование морфологии и физико-хими­чес­ких свойств наночастиц. Структурные свой­ства К-НЧ и пК-НЧ, полученных методом ультразвуковой диспергации массивов кремниевых нанонитей, были исследованы с использованием просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и динамического рассеяния света (ДРС). Микро­фотографии ПЭМ (рис. 1, а, б) демонстрируют, что обе разновидности наночастиц имеют размеры 50–150 нм, и это согласуется с результатами, по­лученными методом ДРС (рис. 1, в). Вместе с тем К-НЧ имеют непористую структуру, а пК-НЧ состоят из мелких нанокристаллов и пор диаметром ~15 нм.

---

Рис. 1. Характеристика наночастиц кремния: а, б — микрофотографии непористых (К-НЧ) и пористых (пК-НЧ) наночастиц соответственно, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии; дифракционные картины электронов представлены во вставках; в — распределение размеров наночастиц, полученное методом динамического рассеяния света; г — спектры ИК-поглощения наночастиц кремния

---

Измерения ZP показали отрицательные значения: –25 мВ для К-НЧ и –26 мВ для пК-НЧ. Такие значения свидетельствуют об устойчивости коллоидных систем и отсутствии тенденции к агрегации частиц в суспензии.

Дифракционные картины электронов, представ­ленные во вставках на микрофотографиях ПЭМ (см. рис. 1, а, б), выявляют существенные различия между К-НЧ и пК-НЧ. К-НЧ характеризуются ярко выраженными изолированными узкими ди­­фрак­ционными пиками, что указывает на присутствие небольшого количества беспорядочно ориентированных относительно крупных (>10 нм) нанокристаллов кремния. В отличие от них, пК-НЧ демонстрируют уширенные концентрические коль­ца, соответствующие большому числу мелких (<5 нм) нанокристаллов кремния. Это подтверждает пористую структуру пК-НЧ, где наночастицы состоят из множества мелких нанокристаллов.

Спектры инфракрасного пропускания (рис. 1, г) показывают заметную широкую полосу при 1100 см^–1, соответствующую связям Si-O-Si, что свидетельствует о наличии оксидного слоя на поверхности нанокристаллов кремния. Образование оксида обусловлено обработкой массивов нанонитей в HNO₃ для удаления частиц серебра после процесса МСХТ, а также механическим измельчением нано­нитей до наночастиц в воде. Следует отметить, что наличие оксидного слоя способствует хорошей диспергируемости наночастиц в водной среде благодаря гидро­фильным свойствам их по­верх­ности.

На рис. 2, а представлены спектры КРС для образцов К-НЧ и пК-НЧ. На графике наблюдается характерная для нанокристаллического крем­ния линия рассеяния с максимумом, сдвинутым на величину Δω относительно 520,5 см^–1, что соот­ветствует попереч­ным колеба­ниям оптичес­ких фононов (TO) в крис­та­ллическом кремнии (c-Si). По­ло­жение максимума в КРС показано штрихованной лини­ей. Низкочастотный сдвиг ли­нии КРС в спектрах нано­частиц связан с квантовым ограничением фононов в нано­кристаллах ма­лых размеров. Рассчитанные из положения макси­мума значения диаметров нанокристаллов [16] со­ста­вили: для К-НЧ — 10,0 нм, для пК-НЧ — 4,3 нм. Это подтверждает уменьшение раз­меров нано­крис­таллов в по­­ристых образ­цах, что при­водит к более выраженным квантовым эф­фек­там, свя­зан­ным с ограни­че­нием фононов.

---

Рис. 2. Спектры комбинационного рассеяния света для непористых (К-НЧ) и пористых (пК-НЧ) наночастиц кремния (а) и суспензии этих наночастиц при обычном освещении (б) и под ультрафиолетовым освещением (в), демонстрирующие фотолюминесценцию

---

В спектрах пК-НЧ на­блю­дается широкий пик при 480 см^–1, который характерен для аморф­ной фа­зы кремния. Частичная амор­фи­зация нано­кристаллов, по-ви­димому, явля­ется резуль­татом процесса по­лучения и хране­ния в воде образцов. Для спекра пористых образцов так­же наблюдается пик фото­люминесценции с мак­си­мумом в области 700 нм. Причиной во­зникновения фото­лю­ми­нес­цен­­ции яв­ля­ет­ся из­лу­ча­тельная аннигиля­ция эк­си­­­-
то­нов, об­ра­зующихся в крем­­­ниевых нанокристаллах ма­лых разме­ров при их фото­возбуждении. Широкий спектр фото­лю­минесценции объясняется распределением нано­кристаллов по размерам [15].

Фотографии суспензий наночастиц в дистилли­рованной воде (рис. 2, б, в) иллюстрируют визу­альные отличия между пористыми и непористыми образцами. На изображении (б) показаны суспензии при обычном освещении. Суспензия пК-НЧ имеет более желтый оттенок по сравнению с суспензией к-НЧ, что объясняется более высокой пористостью и большой площадью поверхности наночастиц [17]. Под ультрафиолетовым освещением (см. рис. 2, в) пК-НЧ фотолюминесцируют в красной области спектра, тогда как суспензия К-НЧ светится слабее и имеет голубоватый оттенок.

Оценка цитотоксичности наночастиц in vitro. На рис. 3 представлена зависимость выживаемости клеток от концентрации наночастиц К-НЧ и пК-НЧ в условиях in vitro.

---

Рис. 3. Зависимость выживаемости клеток Hep2 от концентрации непористых (К-НЧ) и по­ристых (пК-НЧ) наночастиц крем­ния по отношению к конт­рольной группе без наночастиц

---

Согласно полученным данным, выживаемость кле­ток остается близкой к 100% для всех кон­центраций наночастиц в диапазоне от 2 до 500 мкг/мл. Это свидетельствует о том, что как пК-НЧ, так и К-НЧ в указанных концентрациях не оказывают выраженного цитотоксического воздействия на клетки Hep2.

Оценка совместного воздействия низко­ин­тен­сивного ультразвука и наночастиц на клет­ки in vitro. На рис. 4 представлены экс­периментальные результаты исследования совмест­ного воздействия низкоинтенсивного ультразвука и кремниевых наночастиц различной пористости на клетки Hep2 in vitro.

---

Рис. 4. Результаты исследования совместного воздействия низкоинтенсивного ультразвука (УЗ) и кремниевых наночастиц на клетки Hep2 in vitro: а — схема экспериментальной установки с ультразвуковым воздействием; б — зависимость общего числа клеток и числа живых клеток Hep2 от времени при воздействии ультразвука; в — зависимость общего числа клеток и числа живых клеток Hep2 от времени при воздействии ультразвука и непористых наночастиц (К-НЧ); г — зависимость общего числа клеток и числа живых клеток Hep2 от времени при воздействии ультразвука и пористых наночастиц (пК-НЧ), * р<0,05

---

На рис. 4, а представлена схема экспе­ри­ментальной установки, подробное описание которой приводится в разделе «Материалы и методы». Рис. 4, б иллюстрирует данные для контрольной группы клеток Hep2 при воздействии ультразвука. Общее количество клеток и число жизнеспособных клеток остаются практически неизменными при всех временны´х интервалах воздействия ультра­звука (0, 10, 20, 30 и 40 мин). Это указывает на то, что в подобранных режимах эксперимента низкоинтенсивное ультразвуковое воздействие (0,88 МГц, мощ­ность <1 Вт) не оказывает зна­чи­тельного влияния на клетки.

При совместном воздействии ультразвука и К-НЧ, взятых в нетоксичной концентрации 300 мкг/мл, наблюдается незначительное снижение общего числа клеток и числа живых клеток с увеличением времени ультразвукового воздействия, что указывает на невысокую цитотоксичность К-НЧ при активации ультразвука (рис. 4, в).

На рис. 4, г представлены результаты для клеток при совместном воздействии ультразвука и пК-НЧ, взятых в нетоксичной концентрации 300 мкг/мл. Видно, что с увеличением времени ультразвукового воздействия наблюдается значительное сниже­ние количества жизнеспособных клеток, и это сви­детельствует о высокой цитотоксичности пК-НЧ при активации ультразвука.

Пористые наночастицы кремния показали себя более эффективными соносенсибилизаторами в условиях ультразвукового воздействия по сравнению с непористыми благодаря ключевым особенностям их структуры. Пористая структура наночастиц спо­собствует удержанию молекул растворенного газа в порах, что приводит к об­разованию центров нуклеации, существенно снижающих порог кавитации при ультразвуковом воздействии [10]. Таким образом, даже при недостаточной амплитуде ультразвука для вызова полной кавитации пК-НЧ способны локально усиливать кавитационные процессы. Кави­тация сопровождается формированием пузырьков, кото­рые при схлопывании создают локализованные области высокого давления и температуры. Эти экстремальные условия могут вызывать меха­ни­ческое разрушение клеточных структур, по­вре­ж­дение мембран или лизис клеток, что объяс­няет снижение общего числа клеток в данном экс­­перименте.

Дополнительно падение числа живых клеток при воздействии ультразвука с использованием пК-НЧ указывает на возможные более сложные механизмы гибели клеток, такие как апоптоз. В данном случае, даже при отсутствии явной макро­скопической кавитации, пК-НЧ могут выступать в роли кавитационных нуклеаторов, увеличивая вероятность локальных кавитационных событий. Это в свою очередь усиливает ультразвуковую цитотоксичность за счет комбинации механического разрушения и активации биохимических путей кле­точной гибели.

Исследование взаимодействия наночастиц с клетками in vitro методом оптической голо­томографии. Согласно представленным выше данным, ключевым механизмом токси­ческого воздействия активируемого пК-НЧ ультра­звука счи­тается воздействие на клеточные мембраны. Соответственно, важным элементом повреждающего эффекта пК-НЧ при воз­дей­ст­вии ультразвука является их размещение в максимальной близости от клеточных мембран. Для того чтобы проверить, как пК-НЧ располагаются среди субклеточных мембранных структур, мы воспользовались методом голотомографической микроскопии. Облучение клеток в видимой области спектра позволяет визуализировать мембранные структуры по принципу различий в коэффициенте преломления между водной и липидной фа­зами. Как показано на рис. 5, наночастицы налипают на мембрану клеток в концентрации, значительно превышающей таковую в водной фазе во внеклеточной среде. Соответственно, при ультразвуковом облучении повреждающий эффект на клеточную мембрану будет усиливаться.

---

Рис. 5. Голотомографические изображения клетки, помещенной в суспензию наночастиц пористого кремния: а — общий вид клетки; квадратом указана область, оптические срезы в которой приведены на рис. б. На оптических срезах (б), выполненных на различной высоте от подложки, видно, что через 2 ч после добавления наночастиц к клеткам большинство из них не входит в клетку, а налипает на плазматическую мембрану. Местами наночастицы скапливаются в агрегаты на поверхности клетки (голубые стрелки) в отличие от внеклеточных областей, где наночастицы распределены достаточно равномерно (розовые стрелки)

---

Заключение

В данной работе проведено исследование структурных, оптических и соносенсибилизирующих свойств пористых и непористых наночастиц кремния с целью их применения в сонодинамической терапии злокачественных опухолей. Полученные данные сви­детельствуют о том, что пористые наночастицы кремния обладают уникальными свойствами, которые значительно увеличивают их эффективность в качестве соносенсибилизаторов.

Результаты структурного анализа выявили су­щест­венные различия между пористыми и непористыми наночастицами кремния. Пористые наночастицы состоят из нанокристаллов раз­мером ~4 нм и обладают пористой структурой с порами диаметром ~15 нм. В дифракционных картинах электронов для пористых наночастиц наблюдались уширенные концентрические кольца, что указывает на высокую степень аморфизации и наличие большого количества мелких нанокристаллов. В спектрах комбинационного рассеяния света для пористых наночастиц зафиксирован низко­частотный сдвиг линии рассеяния, что связано с квантовым ограничением фононов в нанокристаллах малых размеров. Дополнительно спектры про­демонстрировали широкий пик в области 480 см^–1, характерный для аморфной фазы кремния. Непористые наночастицы, напротив, имеют плот­ную структуру и состоят из нанокристаллов раз­ме­ром 10–50 нм. Их дифракционные кар­тины электронов характеризуются узкими изоли­ро­ван­ными пи­ками, что свидетельствует о нали­чии большего количества крупных, хорошо упоря­доченных нано­кристаллов. В спектрах комби­национного рас­сея­ния света для непористых нано­частиц линия рассеяния расположена ближе к положению для кристаллического кремния (520,5 см^–1), что также подтверждает их более выраженную кристалличность. Эти данные подчеркивают зна­чительные различия в структуре двух типов наночастиц, что обусловливает их уникальные физико-химические свойства и потенциальные об­ласти применения в биомедицине.

Эксперименты in vitro подтвердили, что оба типа исследуемых наночастиц не проявляют вы­раженной токсичности по отношению к клет­кам Hep2 при исследуемых концентрациях (2–500 мкг/мл). Кроме того, ультразвуковое воз­действие низкой интенсивности (0,88 МГц, <1 Вт), применяемое в эксперименте, также не оказывает токсического влияния на клетки в отсутствие наночастиц. При совместном применении ультра­звука и непористых наночастиц наблюдается лишь незна­чительное снижение жизнеспособности кле­ток, что указывает на их ограниченную спо­соб­ность к сен­сибилизации ультразвуковых эф­фектов. Од­нако комбинация ультразвука с порис­тыми наночастицами приводит к значительному снижению жизнеспособности клеток. Пористые нано­­­­частицы не только усиливают механическое разрушение клеток за счет сенсибилизации ло­ка­лизованных кавитационных процессов при облу­чении ультразвука, но и, вероятно, инициируют дополнительные механизмы клеточной гибели, вклю­чая апоптоз.

Таким образом, полученные результаты под­черкивают значимость пористости как ключевого структурного параметра для повышения эффек­тивности наночастиц кремния при сонодинамической терапии. Высокая эффективность, низкая ток­сич­ность наночастиц и отсутствие прямого токси­ческого воздействия ультразвука делают данную комбинацию перспективным подходом для раз­работки целенаправленных и неинвазивных методов терапии злокачественных опухолей. Дальнейшие исследования должны быть направлены на изуче­ние биохимических механизмов гибели кле­ток и оптимизацию параметров ультразвукового воздейст­вия для клинического применения.

Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда №24-15-00137 («Получение кремниевых наночастиц, исследование их структурных и оптических свойств и цитотоксичности») и гранта НОШ №23-Ш06-19 («Исследование взаимодействия наночастиц с клетками методом оптической голотомографии»).

Конфликт интересов отсутствует.