Мы посетили Лабораторию нанобиоматериалов и биоэффекторов для тераностики социально-значимых заболеваний в Институте общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН и пообщались с молодыми учеными.
Тераностика – одно из самых современных направлений в медицине, оно сочетает в себе терапию и диагностику социально-значимых заболеваний, таких как вирусные, онкологические и кардиологические заболевания.
Тематика молодежной лаборатории связана с конструированием биологически активных молекул и материалов. Сотрудники лаборатории синтезируют новые химические соединения, изучают их структуру и свойства, оценивают возможность их практического использования для создания на их основе нанобиоматериалов и биоэффекторов.
Работа, выполняемая молодыми учеными, имеет комплексный междисциплинарный характер. Лаборатория оснащена самым передовым научным оборудованием, что позволяет получать результаты мирового уровня. Младший научный сотрудник Теплоногова Мария продемонстрировала в работе один из таких приборов – растровый электронный микроскоп высокого разрешения, который обладает большим спектром возможностей.
Электронный микроскоп используется в первую очередь для изучения состава, размера и формы частиц, а также для анализа их распределения по размерам. В микроскоп помещается исследуемый материал, а на экране можно увидеть структуру его поверхности в мельчайших подробностях. Этот прибор относится к классу растровых (сканирующих) электронных микроскопов, но за счет дополнительной приставки есть возможность изучать материалы и в просвечивающем режиме, проводить анализы с гораздо большим пространственным разрешением. Также с помощью специального детектора можно изучать элементный состав частиц.
«Я занимаюсь исследованием наночастиц оксида вольфрама, молибдена и других нанобиоматериалов, поэтому мне важно удостовериться, что мы получили именно наночастицы и определить их основные характеристики. Для этого и нужен современный электронный микроскоп», – рассказала Мария.
Мария также занимается получением частиц фотоактивных оксидных материалов, которые можно использовать, например, в качестве фотопротекторных компонентов в солнцезащитных композициях. Так как молодежная лаборатория ориентируется на получение материалов для тераностики, особый интерес для сотрудников представляют наночастицы оксида вольфрама, которые при облучении светом могут проявлять цитотоксический эффект в отношении раковых опухолей, что можно использовать в терапии различных онкологических заболеваний.
Соединения, которые получают в лаборатории химики-синтетики, изучают с использованием ЯМР-спектрометра, который, если говорить упрощенно, представляет собой мощный магнит с радиодатчиками. Ядерный магнитный резонанс является неразрушающим и быстрым методом исследования, это позволяет надежно контролировать протекание химических реакций, определять наличие или отсутствие примесей в исследуемом образце и, в случае необходимости, «возвращать» его назад в общую реакционную смесь. Также этот метод позволяет определить пространственную структуру полученного соединения. В рамках создания и изучения биологически активных соединений и материалов, скорость анализа и сохранность тестируемых образцов является одним из важнейших критериев в выборе методов исследования.
«Мы синтезируем множество различных веществ каждый день. Необходимо проверить, в правильную ли сторону идет реакция, нужное ли получается соединение. Для этого мы применяем метод ЯМР-спектроскопии», – объяснил молодой ученый Никита Селиванов.
Сотрудники лаборатории проводят большое число экспериментов и исследований, благодаря этому их работа уже дала плоды. Своими успехами с нами поделился младший научный сотрудник Нелюбин Алексей:
«Я занимаюсь химией соединений бора. Бор используется как мишень для нейтрон-захватной терапии опухолевых заболеваний. Суть этого метода заключается в том, что в опухолевую ткань селективно доставляют борсодержащий препарат и облучают ее тепловыми нейтронами. Здоровые ткани при этом не подвергаются воздействию, а повреждаются только те клетки, в которых накоплен бор, – в основном, клетки опухоли. Синтезированные мной соединения показали низкую токсичность для здоровых клеток, в среднем, на два порядка ниже, чем уже используемые в настоящее время в клинической практике борсодержащие препараты предыдущего поколения. Был проведен эксперимент по анализу селективности накопления наших новых соединений в различных тканях, подтвердивший преимущественное поглощение опухолевыми клетками. Несколько соединений уже были протестированы на мышах и также показали низкую токсичность. Все это говорит о том, что полученные нами соединения потенциально могут применяться для лечения пациентов. Хотя для этого необходимы дополнительные исследования».
Весь цикл разработки препаратов строится по следующему принципу: сначала осуществляется пилотный синтез, полученное вещество характеризуют при помощи ЯМР-спектрометрии и других методов исследований, всесторонне изучают его свойства, далее нарабатывают вещество в количествах, достаточных для биологических исследований. Ряд соединений, созданных молодыми учеными, уже был успешно протестирован на биологическую активность.
