Лаборатория Бионанофотоники НИЯУ МИФИ разрабатывает наночастицы для борьбы с онкологическими заболеваниями с помощью лазерных технологий. Ученые используют ультракороткие фемтосекундные импульсы, чтобы преобразовывать обыкновенные материалы, такие как золото, серебро, оксиды титана и гафния, в наночастицы. В процессе обработки материал превращается в пар или плазму, а затем конденсируется, образуя наночастицы с строго заданными свойствами.
«Мы можем создавать очень чистые и стабильные наночастицы, которыми можно управлять с помощью внешних полей или света», – поясняет инженер лаборатории, физик Артем Лактионов. Основное направление работы команды связано с медициной. Ученые разрабатывают наночастицы, которые способны значительно улучшить диагностику рака на ранних стадиях. Обычно онкологические заболевания сложно заметить на стандартных снимках МРТ или КТ, поскольку контраст между пораженными и здоровыми тканями недостаточно высок. Наночастицы, вводимые в организм, накапливаются в опухоли, и она начинает «светиться», что позволяет врачам диагностировать рак на самых ранних стадиях.
Кроме того, эти же наночастицы могут выполнять функцию «троянского коня» в лечении онкологических заболеваний. В лучевой терапии критически важно уничтожить раковые клетки, минимально воздействуя на здоровые ткани. Для этого ученые создают радиосенсибилизаторы – наночастицы, которые, накапливаясь в опухоли, делают её значительно более чувствительной к облучению. Это позволяет снизить дозу облучения для пациента и защитить здоровые ткани.
Лаборатория также стремится улучшить адресность лечения, разрабатывая принцип «умной пули», которая самостоятельно находит цель. Наночастицы могут быть полезны и в регенеративной медицине, например, для стимуляции заживления ран и борьбы с бактериями, что особенно важно при лечении ожогов или сложных послеоперационных осложнений.
На данный момент в лаборатории Бионанофотоники уже разработан ряд материалов, которые прошли доклинические испытания и доказали свою эффективность в исследованиях на культурах клеток и в тестах на лабораторных животных. «Мы стремимся находить уникальные формуляции и подходы к применению, опираясь на существующий мировой и локальный опыт», – подчеркивает Лактионов. Основой технологической базы являются фемтосекундные лазеры, которые обеспечивают особые рычаги воздействия на материал. «Это дает нам преимущество в скорости генерации идей и разработки новых эффективных материалов», – добавляет он.
Ученые из МИФИ активно сотрудничают с ведущими научными и медицинскими центрами, такими как НМИЦ онкологии имени Блохина, Институт биоорганической химии, Физический институт имени Лебедева и Институт общей физики РАН. Эта коллаборация позволяет не только тестировать разработки в реальных условиях, но и получать обратную связь от практикующих врачей и специалистов из смежных областей. Также обсуждаются направления совместной работы с исследователями из Китая и Индии.