Онкологические заболевания — вторая после сердечно-сосудистых заболеваний причина смерти людей: каждый шестой человек умирает от рака. Чаще всего злокачественные опухоли обнаруживаются в разных отделах желудочно-кишечного тракта, молочных железах и легких. Рак плохо поддается лечению в основном потому, что его поздно диагностируют. Своевременно выявленная опухоль позволяет значительно увеличить количество выздоровевших пациентов.
Фото: Елизавета Муханова
Фото: Елизавета Муханова
Помимо чисто медицинских знаний большую роль в профилактике и лечении рака играет стоимость диагностики и лечения. Действительно, персонализированный подход к отдельным видам рака и истории каждого пациента сейчас весьма затратен. Современное решение для персонализированной медицины, позволяющее экономить и время, и бюджет,— тераностические препараты и методики.
Термин «тераностика» происходит от слов «терапия» (лечение) и «диагностика». Важная особенность современной персонализированной медицины — ориентация на конкретного пациента, а не на болезнь в общем. Использование препаратов для тераностики в современной медицине позволяет получить изображение для диагностики заболевания, назначения лечения, и одновременно эти же препараты используются для целенаправленной терапии и мониторинга эффекта лечения. Создание и поиск новых материалов, сочетающих в себе обе функции, является крайне актуальным для медицины будущего.
Сотрудники Института интеллектуальных материалов Южного федерального университета создали материалы, которые возможно использовать для диагностики онкологических заболеваний желудочно-кишечного тракта на приборах компьютерной томографии, а также одновременно для лечения опухолей методом рентгеновской фотодинамической терапии. Метод фотодинамической терапии в оптическом диапазоне — относительно новый инструмент лечения онкологических заболеваний. Использование в нем облучения фотосенсибилизаторов светом видимого диапазона позволяет уже сейчас успешно лечить отдельные виды рака кожи и кишечника.
Фотосенсибилизаторы — вещества, которые в ответ на облучение светом с определенной длиной волны запускают генерацию активных форм кислорода, которые и «убивают» раковые клетки локально в облучаемой светом области. Побочные эффекты от такого лечения минимальны, а возможность действовать на раковые клетки направленным узким пучком света делает такое лечение персонализированным.
Для лечения опухолей внутренних органов, очевидно, требуется использование другого излучения, которое может проникать довольно глубоко,— и для этого предложено использовать рентгеновское излучение. Стандартные фотосенсибилизаторы с ним не взаимодействуют, поэтому нужны частицы, которые будут «преобразовывать» рентгеновское излучение, направленное узким пучком, в излучение оптического диапазона для активации фотосенсибилизатора. Такие вещества называют рентгенолюминофорами, и в настоящем исследовании ученые используют их для создания композитов с уже принятыми к использованию в медицинской практике фотосенсибилизаторами.
В лаборатории Южного федерального университета синтезированы и исследованы как сами рентгенолюминофоры на основе замещенного вольфрамата кальция, так и композиты на их основе для рентгеновской фотодинамической терапии. Впервые разработан метод синтеза этих материалов, который позволяет уже на первой стадии получить частицы практически одинакового размера. Использование близких по размеру частиц позволяет увеличить лечебный эффект препаратов, так как частицы большего или меньшего размера не будут обладать нужными оптическими свойствами. Известно, что размер наноматериалов имеет решающее значение часто не только для силы лечебного воздействия, но даже и для самого наличия лечебного эффекта. Полученные в работе нанокомпозиты прошли испытания в качестве диагностических материалов и показали возможность их использования. В данный момент проводятся доклинические испытания на лабораторных животных.
Научный руководитель направления ЮФУ, профессор Александр Солдатов говорит, что «настоящее исследование, поддержанное Российским научным фондом, является важным шагом в решении задач, поставленных в совместных проектах специалистов Южного федерального университета и Национального медицинского исследовательского центра онкологии (Ростов-на-Дону), направленных на внедрение новых высокотехнологичных методик, базирующихся полностью на отечественных разработках, в том числе с привлечением нанотехнологий, исследовательской инфраструктуры мегакласса и технологий искусственного интеллекта».
Направленный синтез активных наноматериалов — важнейший инструмент для получения материалов тераностики, улучшения возможности работы врачей в области диагностики и терапии, экономии времени и средств пациента, для будущего медицины. Возможности использования новых и комбинированных методик при синтезе позволяет создавать уникальные материалы «по требованию» современных методов не только в онкологии, но также для лечения гормональных дисфункций, воспалительных процессов, бактериальных заражений и иммунодефицитных состояний.