Цивилизация
Сотрудники Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН вместе с коллегами разработали новые высокоэффективные наночастицы, которые могут использоваться для ранней диагностики рака методом ядерной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Работа была проведена в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), а ее результаты были опубликованы в журнале New Journal of Chemistry.
Ученые создали коллоидно-устойчивые биосовместимые наночастицы на основе комплексов гадолиния, способных более эффективно, чем коммерчески доступные реагенты, увеличивать «позитивную» контрастность изображения в ядерной магнитно-резонансной томографии (МРТ).
«Современная магнитно-резонансная томография (МРТ) представляет собой неинвазивный (без нарушения целостности органов) метод визуализации тканей и органов человеческого организма. Благодаря использованию волн радиочастотного диапазона и магнитного поля МРТ является безопасным методом, получившим широкое распространение в медицинской практике для диагностики опухолевых заболеваний, среди которых находятся различные формы рака. Важной особенностью метода является высокая чувствительность по отношению к небольшим очагам заболевания, что позволяет обеспечить раннюю диагностику раковой опухоли и, соответственно, увеличить вероятность излечения пациента. Поэтому создание новых, более эффективных и безопасных контрастных агентов — актуальная задача, для решения которой необходимы мультидисциплинарные исследования по созданию новых наноматериалов», — рассказала Асия Мустафина, один из авторов статьи, руководитель проекта РНФ, доктор химических наук, заведующий лабораторией Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН.
Диагностический потенциал МРТ можно повысить путем предварительного введения в организм контрастных агентов (КА), которые повышают различие между здоровыми и больными органами и тканями, благодаря чему можно обнаружить и локализовать раковую опухоль. Также они показывают состояние функционирования органа или кровотока.
Начиная с 1987 года, когда был зарегистрирован первый контрастный агент, более трехсот миллионов инъекций было введено внутривенно миллионам пациентам по всему миру. Однако, несмотря на тридцатилетнюю историю применения в медицинской практике и разработку новых более эффективных контрастных агентов, в некоторых случаях были зарегистрированы недостатки используемых контрастных агентов. В медико-диагностических целях в качестве клинических контрастных агентов используют гадолиний-содержащие препараты. Между тем, применение соединений гадолиния и других металлов в организме имеет свои особенности. Это связано с токсичностью гадолиния для человеческих тканей, что может привести к заболеваниям почек и нарушениям со стороны нервной системы. Для того чтобы минимизировать негативные последствия использования гадолиний-содержащих препаратов или избежать их, необходимо снизить вводимые в организм концентрации при сохранении либо увеличении контрастирующей способности.
Ученые создали новый нетоксичный положительный контрастный агент для компьютерной томографии с рекордными магнитно-релаксационными характеристиками. Так, коммерческие контрастные агенты имеют магнитную релаксивность на уровне 4-8, а полученный в данной работе имеет релаксивность на уровне 100. Соответственно, для получения одинакового эффекта контрастирования необходимую концентрацию агента с высокой релаксивностью нужно понизить примерно в 20 раз. Понижение концентрации контрастного агента, в свою очередь, является предпосылкой уменьшения побочных токсических эффектов на живой организм. Основой для нового контрастного агента является комплекс гадолиния с наноразмерным неорганическим анионом, так называемым кеплератом. Капсулирование данного комплекса в наночастицы типа «ядро-оболочка», где в качестве оболочки выступает биодружелюбный полимер, привело не только к понижению его токсичности, стабильности во времени, биосовместимости с живым организмом, но и увеличению релаксивности и эффекта контрастирования.
«На сегодняшний день имеется всего несколько аналогов с близкими функциональными характеристиками. Конечно, пока трудно сказать, какой из разработанных препаратов получит практическое применение в медицинской практике, поэтому полученный результат — только первый шаг на этом пути», — заключила Асия Мустафина.
Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Казанского федерального университета, Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН и Казанского национального исследовательского технического университета имени А.Н. Туполева.
