Сотрудники Института общей и неорганической химии РАН им. Н.С. Курнакова совместно с коллегами из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова разработали новые наноматериалы, которые могут использоваться для ранней диагностики рака молочной железы методом магнитно-резонансной томографии (МРТ). Работа была проведена в рамках проекта «Фундаментальные основы спиновых технологий и направленного конструирования "умных" полифункциональных материалов для спинтроники и молекулярной электроники», поддержанного Министерством науки и высшего образования РФ, а ее результаты приняты к публикации в высокорейтинговом журнале Journal of Materials Chemistry B.

Российские ученые создали коллоидно-устойчивые биосовместимые наночастицы на основе оксида церия, модифицированного ионами гадолиния, и продемонстрировали их способность более эффективно, чем коммерчески доступные препараты, увеличивать контрастность изображения в ядерной магнитно-резонансной томографии (МРТ) и одновременно, накапливаясь в опухолевых клетках, приводить к их запрограммированной гибели.

Наночастицы оксида церия, которые на протяжении ряда лет исследуются научными коллективами ИОНХ РАН и ИТЭБ РАН, уже сегодня находят свое применение в регенеративной медицине и клеточных технологиях, перспективны для лечения сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, обладают фотопротекторными и радиопротекторными свойствами. Нынешнее исследование впервые показало, что наночастицы оксида церия после несложной химической модификации ионами гадолиния могут выступать не только в качестве терапевтического агента, но и в качестве средства диагностики методом магнитно-резонансной томографии. Для повышения устойчивости наночастиц в биологических средах их дополнительно покрывали биосовместимым полисахаридом – декстраном. Такая комплексная функционализация обеспечила не только хорошую биосовместимость, стабильность препарата во времени, высокую степень контрастирования (релаксивности), но и способность эффективно накапливаться в раковых клетках молочной железы, приводя к их гибели. Важнейшей отличительной особенностью нового препарата стала его минимальная токсичность по отношению к здоровым клеткам, отличающая его от ряда существующих контрастирующих агентов, многие из которых оказались полностью под запретом в США, Японии, Великобритании и во многих странах ЕС.

«Современная магнитно-резонансная томография (МРТ) представляет собой неинвазивный (без нарушения целостности органов) метод визуализации тканей и органов человеческого организма. Благодаря отсутствию ионизирующего излучения в данном методе исследования, МРТ является безопасным методом, получившим широкое распространение для диагностики злокачественных новообразований, среди которых различные формы рака, в том числе рака молочной железы. Высокая чувствительность метода МРТ является его уникальной особенностью, что позволяет выявлять заболевания на ранней стадии, когда очаг заболевания еще сложно детектировать иными способами. Поэтому разработка новых, более эффективных и безопасных контрастных агентов, способных не только накапливаться в опухолевых клетках, но и эффективно убивать их, является актуальной задачей. Создание таких материалов стало возможно только в составе междисциплинарного коллектива, в состав которых вошли химики, биологи, физики и медики», – рассказала Ольга Иванова, один из авторов статьи, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья ИОНХ РАН.

Источник: A.L. Popov, M.A. Abakumov, I.V. Savintseva, A.M. Ermakov, N.R. Popova, O.S. Ivanova, D.D. Kolmanovich, A.E. Baranchikov, V.K. Ivanov. Biocompatible dextran-coated gadolinium-doped cerium oxide nanoparticles as MRI contrast agents with high T1 relaxivity and selective cytotoxicity to cancer cells // Journal of Materials Chemistry B, 2021, DOI: 10.1039/D1TB01147B

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/TB/D1TB01147B

Коллектив сотрудников ИОНХ РАН, разработавший способ получения биосовместимых наночастиц диоксида церия, функционализированных декстраном и ионами гадолиния - потенциальной основы препаратов для диагностики и терапии онкологических заболеваний

Наночастицы диоксида церия, модифицированного ионами гадолиния, перспективные для диагностики и терапии онкологических заболеваний