Разработанный учеными Института интеллектуальных материалов ЮФУ метод позволяет получать композитный материал, способный локально приводить к гибели патогенные ткани при активации с помощью проникающего ионизирующего излучения. Разработку потенциально можно применять для борьбы с онкозаболеваниями посредством реализации технологии рентгеновской фотодинамической терапии.
Ученные МИИ ИМ ЮФУ предложили новый способ синтеза эффективных люминесцентных наночастиц на основе фторидов тяжелых металлов (бария и гадолиния), способных эффективно поглощать рентгеновские лучи и переизлучать накопленную энергию в видимой части электромагнитного (ЭМ) спектра. В последующем фотоны видимого света могут быть поглощены молекулами вещества фотосенсибилизатора, которые при возбуждении способны генерировать синглетный кислород, запускающий процессы апоптоза (программированной смерти) вредоносных клеток. Как отмечают исследователи, данный способ имеет перспективу применения для борьбы с раковыми клетками.
«Суть разработки заключается в адаптации реакции синтеза люминесцентных наночастиц в микрофлюидном проточном режиме, что позволяет в реальном времени отслеживать как варьирование того или иного параметра синтеза, например, температуры, вязкости реакционной смеси или количества допирующего элемента, может влиять на оптические свойства получаемых образцов, являющихся одной из их таргетных характеристик для применения в фотодинамической терапии.
При этом, ввиду использования технологии проточного синтеза и возможности регистрации люминесценции в режиме in situ, осуществлять поиск оптимальных условий реакции можно, сэкономив много времени и дорогостоящих реактивов высокой чистоты, необходимость использования которых обусловлена дальнейшими медицинскими применениями образцов», – рассказала лаборант-исследователь Международной исследовательской лаборатории нанодиагностики МИИ ИМ ЮФУ Заира Гаджимагомедова.
Стандартный метод получения аналогичных композитов подразумевает многостадийный процесс, в то время как ученные ЮФУ показали, что «сцепка» люминесцентных частиц и молекул фотосенсибилизатора может быть осуществлена также в проточном режиме, а свойства таких нанокомпозитов не уступают их аналогам, полученным при стандартном многостадийном процессе.
Более того, результаты серии in vitro (в пробирке) экспериментов продемонстрировали умеренную токсичность как для патогенных, так и не патогенных клеточных культур, и подтвердили захват нанокомпозитов клетками. Результаты серии in vivo (внутри организма) экспериментов проведенные на лабораторных мышах линии balb/c также не выявили острых токсикологических признаков за период наблюдения в три недели. Данные эксперименты проводились совместно с коллегами из ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России и Казанского (Поволжского) федерального университета.
Результаты исследования опубликованы в специальном выпуске «Наночастицы и нанотехнологии в биомедицине» журнала International Journal of Molecular Science, а также представлены на международной конференции в Хургаде (Египет). Работа проведена в рамках проекта Российского научного фонда «Нанокомпозиты для рентгеновской фотодинамической терапии глубоких опухолей в онкологии».