http://www.strf.ru/client/news.aspx?ob_no=5744
Интервью 25 июля 2007
Анатолий ЕРМАКОВ:
«ПРИ ОЧЕНЬ ХОРОШЕМ ФИНАНСИРОВАНИИ СОЗДАНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ РАКА МОЖНО УСКОРИТЬ ДО ТРЕХ ЛЕТ»
На сегодняшний день смертность от рака составляет 25%, и поиск методов его ранней диагностики и эффективной терапии является одним из приоритетных направлений современной науки. Одним из наиболее перспективных подходов для решения этой задачи сегодня представляется использование нанотехнологий. Наряду с российскими и зарубежными коллегами этим направлением занимается и коллектив сотрудников лабораторий Института физики металлов Уральского отделения РАН и Центра естественно-научных исследований Института общей физики РАН (ЦЕНИ ИОФ РАН). Ученые ищут комплексное решение проблемы диагностики и терапии злокачественных новообразований, включающее разработку уникальных препаратов на основе нанокомпозитов 3d-металлов, инкапсулированных в углеродную матрицу, и разработку диагностико-терапевтической аппаратуры для реализации новых методов диагностики. О достигнутых успехах STRF.Ru рассказывает заведующий лабораторией прикладного магнетизма Института физики металлов УРО РАН Анатолий Ермаков.
Анатолий Егорович, каким образом нанотехнологии могут помочь в борьбе против рака?
Известно, что в области существования наночастиц размерные эффекты оказывают огромное влияние на их свойства. Поиски новых наносистем часто заключаются в разработке способов стабилизации частиц определенных размеров, наиболее эффективных для указанных применений. В связи с лабильностью наночастиц в условиях их использования в живых системах, предварительных обработок, а также при хранении стабилизация частиц определенных наноразмеров представляет важную научную и практическую проблему. Разработанный в нашей лаборатории способ синтеза нанокомпозитов и их последующей стабилизации позволяет фиксировать частицы определенного структурного состояния, и более того, направленно создавать частицы определенных размеров, устойчивые при довольно агрессивных воздействиях, в частности, в условиях живых систем.
Преимуществом живых систем является многовариантность химического состава и, тем самым, возможность обеспечения минимальной токсичности материалов. Это позволяет получать нанокомпозиты с участием разных металлов, включая 3d-металлы, обеспечивая капсулирование сплавов, твердых растворов или соединений в наносостоянии в углерод. Для реализации успешной разработки биосовместимых наноразмерных материалов для направленной доставки и воздействия на биологические мишени эта особенность необыкновенно важна, поскольку ранее было показано, что покрытие из аморфного углерода способствует стабилизации наночастиц, является биосовместимым и может успешно использоваться для функционализации наночастиц.
Таким образом, данная разработка позволяет получить новые высокоэффективные системы на основе металл-углеродных нанокомпозитов для направленной доставки и воздействия на биологические мишени. Преимуществом этих систем является стабильность самих металл-углеродных биосовместимых наноразмерных материалов, а также воспроизводимость их свойств. Это ключевой момент при создании фармацевтической формы, поскольку одним из основных требований при этом является воспроизводимость и стабильность. Хорошо известно, что большинство наноматериалов, особенно наноматериалов на основе металлов, принципиально нестабильно из-за неравновесной структуры и их высокой химической активности. Проведенные в ИФМ УРО РАН исследования показали, что разрабатываемые наночастицы на основе нанокомпозитов металлов, инкапсулированных в углеродную матрицу, обладают исключительной стабильностью, связанной с особыми свойствами углеродной оболочки. Также было показано, что синтезированные нами нанокомпозиты на основе 3d-металлов, не изменяют своих свойств при нагревании на воздухе вплоть до 180 градусов по Цельсию.
Существуют ли аналоги у разрабатываемого вами продукта?
Поскольку для получения наночастиц используется новая уникальная технология (подана заявка на патент РФ), то прямых аналогов нет. Есть только аналоги, которые имеют соответствующие функциональные свойства. Ряд компаний разрабатывают специальные наночастицы золота в виде оболочек или стержней, которые эффективно поглощают свет в ближней инфракрасной области спектра для импульсного лазерного фототермолиза с использованием наночастиц. Так, американская малая высокотехнологичная компания Nanospectra начала разработку своего продукта, основанного на использовании золотых наносфер и лазерного облучения для терапии опухолей всего несколько лет назад и по данным на конец 2006 года привлекла для своего развития 3 миллиона долларов США. В настоящее время компания планирует начать клинические испытания. Мы считаем, что разработанные нами гибридные нанокомпозиты металлов, инкапсулированных в углеродную матрицу, будут более эффективны для этой цели, чем золотые наносферы.
Так, разработанные нами наночастицы обладают уникальными магнитными и оптическими свойствами, которые позволяют провести их детектирование в биологических тканях неинвазивными методами ядерной магнитной релаксометрии и оптической спектроскопии с целью диагностики опухолей и оценки концентрации наночастиц в биотканях. Наличие слоя углерода на поверхности наночастиц позволяет осуществлять их функционализацию путем конъюгирования (соединения) со специальными биополимерами с целью повышения селективности накопления наночастиц в опухолях. Разрабатываемые наночастицы обладают высоким коэффициентом оптического поглощения в ближней инфракрасной области (700-1200 нм), где биологические ткани относительно прозрачны. Это позволяет проводить локальное терапевтическое воздействие на ткани, содержащие наночастицы, путем облучения короткоимпульсным лазером с соответствующей длиной волны.
В результате поглощения света на поверхности наночастицы и ее ближайшей окрестности происходит только локальный разогрев и разрушение биологических тканей. Температура же ткани в целом практически не повышается, т.е. не происходит стимуляции метастазирования опухоли.
Кроме высокого оптического поглощения, разрабатываемые наночастицы на основе 3d-металлов являются псевдосуперпарамагнетиками с высокой величиной намагниченности при комнатной температуре. Наличие псевдосуперпарамагнитных свойств у наночастиц позволяет также, с одной стороны, увеличить селективность накопления в опухоли в постоянном магнитном поле, с другой стороны - использовать разрабатываемые наночастицы для магнитной гипертермии опухолей внутренних органов.
При таком подходе на опухоль, содержащую наночастицы, производится воздействие переменным магнитным полем определенной напряженности и частоты. Если наночастицы обладают гистерезисом перемагничивания, то в переменном магнитном поле будет происходить их разогрев (в результате гистерезисных потерь), что приводит к разрушению опухоли. Последнее представляется особенно важным, так как лазерный импульсный фототермолиз и магнитная гипертермия являются двумя основными методами, предлагаемыми большинством исследователей для проведения терапии опухолей с применением наночастиц.
Однако до настоящего момента наночастицы, физико-химические свойства которых позволяли бы эффективно реализовывать оба режима, не были разработаны. В свете этого, неоспоримым преимуществом препаратов на основе наночастиц 3d-металлов, капсулированных в углерод, является возможность оптимального выбора метода терапии (или их комбинации) в зависимости от характеристик, главным образом локализации опухоли. В лаборатории лазерной биоспектроскопии ЦЕНИ ИОФ РАН под руководством профессора В.Б. Лощенова проведены исследования по биосовместимости металл-углеродных нанокомпозитов, которые показали низкую общую токсичность этих композиций. Получены данные о высокой селективности накопления в опухоли наночастиц, функционализированных специальными биополимерами, высокой терапевтической эффективности при лечении опухолей у экспериментальных животных с использованием данных нанокомпозитов и лазеров с короткой длительностью импульса.
Ряд изданий уже поспешили распространить информацию о том, что «в России изобретен порошок от рака»…
Это в целом соответствует действительности, но несколько предвосхищает течение событий по продвижению нового лекарственного средства, а также методов диагностики и лечения рака. Ведь по существующим нормам доведения «порошка» до аптеки от его синтеза до получения лекарственной формы проходит 4-5 лет. Это при хорошем финансировании проекта. При очень хорошем финансировании, можно ускорить процесс до 3 лет. Это, пожалуй, предел скорости, но к нему надо стремиться.
Андрей Тихонов
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
