В Международном исследовательском институте интеллектуальных материалов Южного федерального университета ведется работа над перспективной технологией борьбы с онкологическими заболеваниями. Ученые создают уникальные наночастицы на основе фторида кальция, допированного европием (CaF₂:Eu), которые могут кардинально изменить подход к лечению злокачественных опухолей.
Суть инновации заключается в сочетании двух перспективных методов: рентгенотерапии и фотодинамической терапии (ФДТ). Последняя уже применяется в медицине для лечения поверхностных форм рака, но имеет принципиальное ограничение — свет не может проникать глубоко в ткани. Разработка российских ученых решает эту проблему за счет удивительного свойства созданных ими наночастиц: при облучении рентгеном они начинают светиться прямо внутри организма, преобразуя невидимое излучение в видимый свет.
Особенность этих наночастиц — «программируемость». В зависимости от условий синтеза и степени окисления европия (Eu²⁺ или Eu³⁺) наноструктуры могут излучать свет разной длины волны — от синего до оранжевого.
«Если в материале преобладает Eu²⁺, свечение будет синим, а если Eu³⁺ — оранжевым», — рассказывает Елизавета Муханова, заведующая международной исследовательской лабораторией функциональных материалов.
То есть ученые могут создавать частицы с заданными свойствами, адаптируя их под различные фотосенсибилизаторы — вещества, убивающие раковые клетки. Это открывает возможность тонкой настройки терапии под конкретные медицинские задачи. Например, при ультразвуковом синтезе в структуре образуются особые дефекты, которые делают материал более эффективным.
Как это работает?
Когда наночастицы на основе фторида кальция, допированного европием (CaF₂:Eu), попадают в опухолевую ткань и подвергаются рентгеновскому облучению, они начинают люминесцировать. Это свечение активирует фотосенсибилизатор, который запускает каскад химических реакций с образованием активных форм кислорода, разрушающих раковые клетки.
Ключевое преимущество
Главная инновационность материала CaF₂:Eu с различными степенями окисления европия заключается в его универсальности. Благодаря широкому спектру излучения эти наночастицы можно комбинировать с различными фотосенсибилизаторами, что открывает новые возможности для персонализированной терапии.
Экспертное мнение
«Разные фотосенсибилизаторы активируются разным светом, что определяет существенный минус данного метода – трудности в подборе подходящего рентгеновского люминофора. В данном случае, изучаемый нами материал имеет дополнительное излучение другой длины волны, что значительно увеличивает его рабочий диапазон. Можно сказать, что это комбинированный подход и возможность в зависимости от условий синтеза настраивать люминофор под широкий спектр фотосенсибилизаторов, которые доступны для использования или закупки в данный момент», — отмечает Кирилл Волик, лаборант международной исследовательской лаборатории функциональных материалов МИИ ИМ ЮФУ.
Перспективы и планы
Ближайшая цель исследователей – запатентовать методику создания «персонализированных» люминофоров. Параллельно рассматривается возможность применения материала для рентгеновской визуализации, что может значительно повысить точность диагностики.