Комитет по науке и высшей школе Наука и образование

Ученые ИТМО совместно с медиками научились метить частицы карбоната кальция радиоизотопами и протестировали их in vivo

9 июля 2020 года, 16:07

Ученые ИТМО совместно с медиками научились метить частицы карбоната кальция радиоизотопами и протестировали их in vivo

<!—

—>

Одним из наиболее перспективных материалов на кандидатуру носителей являются частицы карбоната кальция. Однако чтобы эффективно применять такие частицы для упаковки лекарств, необходимо, во-первых, проверить их токсичность, а во-вторых, тщательно изучить, как именно они распределяются в организме. Сотрудники физико-технического факультета Университета ИТМО исследовали биораспределение частиц карбоната кальция в крысах с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), а также разработали способы запаковки радионуклидов в носители. В ходе исследования выяснилось, что размер частиц напрямую влияет на область их распределения внутри живого организма. Результатыопубликованыв журнале «ACS Applied Materials and interfaces».  

Частицы карбоната кальция подходят для различных биомедицинских применений. Они легко синтезируются и модифицируются, их можно сделать любой формы и размера, они нетоксичны и биосовместимы. Но сейчас практически нет исследований, посвященных использованию этих носителей в качестве агентов для ПЭТ. Также мало изучены и техники запаковки радионуклидов внутрь этих частиц.

Исследователи из ИТМО разработали несколько методов загрузки галлия (68Ga) в носители из кальций карбоната. Самой эффективной оказалась стратегия запаковки радионуклида непосредственно в кальций-карбонатовое ядро.

Раствор с радиомеченными носителями кальций карбоната инжектировали в хвостовую артерию крысы. Затем она помещалась в томограф, и в течение трех часов исследователи наблюдали, как частицы распределяются по организму. Для уточнения показателей ПЭТ после визуализации каждый орган крысы извлекли из тела животного и проверили на уровень радиоактивности, что полностью подтвердило результаты наблюдения.

Выяснилось, что для частиц микроразмера — то есть в районе 5 микрометров — область локализации находится в легких. А частицы субмикроразмера — около 500 нанометров — копятся в печени и селезенке.

«Сейчас мы исследовали пассивное накопление частиц. Это значит, что мы их не модифицировали никакими специальными молекулами-поисковиками, либо молекулами, которые могут цепляться только к специфическим клеткам.

Это наши основные, самые главные результаты, в этом была цель нашей работы. Ведь для будущих биомедицинских применений нам важно выяснить именно зону распределения частиц. Если мы говорим о микрочастицах, то они располагаются в легких. Соответственно, если в дальнейшем мы захотим проводить диагностику заболеваний конкретно легких, мы можем использовать именно микрочастицы»,— комментирует Елена Герасимова, инженер физико-технического факультета и одна из авторов исследования.

Если говорить о реальном применении результатов исследования в терапевтических целях, то это пока вопрос будущего. Однако перспективы довольно захватывающие: во-первых, дальнейшее изучение зависимости размера частиц от области их локализации и эксперименты с их уменьшением может значительно ускорить развитие сферы таргетной доставки лекарств. Ведь теперь мы будем знать, как именно нужно модифицировать частицы, чтобы они доставили действующее вещество в нужный орган, а не просто растворились в организме. Во-вторых, in vivo-наблюдения за распределением частиц открывает возможности для диагностирования и изучения развития раковых опухолей:

«Все больные ткани, например, раковые, имеют совершенно другую систему кровотока, нежели здоровые. И сама поврежденная ткань имеет очень большие поры — как раз сквозь них частицы могут гораздо проще проникать и скапливаться. Там, где они скапливаются, и обеспечивается визуализация — так можно детектировать пораженные раком ткани и наблюдать, как развиваются раковые метастазы»,— рассказывает Елена Герасимова.

Сейчас ученые готовятся к проведению дополнительных исследований для определения эффективности метода. Исследователи планируют сосредоточиться на экспериментах с уменьшением размера частиц и их модификациями. 

Статья:

Mikhail Valeryevich Zyuzin, Dmitrii Antuganov, Yana Tarakanchikova, Timofey Karpov, Tatiana Mashel, Elena Gerasimova, Oleksii Peltek, Nominé Alexandre, Stéphanie Bruyère, Yulia Kondratenko, Albert Muslimov, and Alexander S. Timin.

Radiolabeling strategies of micron- and submicron sized core-shell carriers for in vivo studies 

ACS Applied Materials and interfaces, 2020

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c06996

###

Университет ИТМО (Санкт-Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий, лидер Проекта 5-100. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др. Приоритетные направления: IT, фотоника, робототехника, квантовые коммуникации, трансляционная медицина, урбанистика, Art&Science, Science Communication. С 2013 года — участникПроекта 5-100.

С 2016 г. Университет ИТМО входит вТОП-100 лучших вузов мира в области компьютерных наук по версии предметного рейтинга Times Higher Education. В 2019 г. вуз дебютировал вТОП-100 по направлению  «Автоматизация и управление» Шанхайского предметного рейтинга (ARWU). В предметных рейтингах QS за 2019 г. Университет ИТМО представлен вТОП-300 лучших вузов мира по инженерным наукам (Engineering and Technology) и физическим наукам (Physics & Astronomy), а также стал единственным российским вузом в рейтинге QS по искусству и дизайну (Art & Design), войдя в ТОП-200 лучших вузов мира.


Источник: Пресс-служба Университета ИТМО

<!—

—>

Источник: Комитет по науке и высшей школе

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован.