Ученые предложили молекулярные термометры для борьбы с опухолями

29 Марта 2021
Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
Ученые предложили молекулярные термометры для борьбы с опухолями
Сверхчувствительные молекулярные термометры для медицины создал российско-финский коллектив ученых с участием специалистов Национального исследовательского технологического университета "МИСиС".

По словам авторов, уникальная разработка повысит точность и эффективность терапии различных опухолей. Результаты опубликованы в журнале Materials & Design (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127521001660).

Некоторые перспективные методы лечения опухолей – например, фотодинамическая и фототермическая терапии, при которых  клетки опухоли подвергаются воздействию нагрева – требуют точного регулярного измерения температуры живых систем на уровне отдельных молекул. 

Например, при фотодинамической терапии опухоль облучают лазером для активации заранее введенного лекарства, что приводит к нагреву опухолевой ткани. Однако для получения терапевтического ответа опухоль можно нагревать до 42-45 градусов: при дальнейшем повышении температуры начнется сворачивание белков и повреждение соседних здоровых тканей.

Теоретические расчеты и существующие термометры, по словам ученых, весьма неудобны и не обеспечивают высокой точности измерений. Решая эту проблему, коллектив специалистов с участием ученых НИТУ "МИСиС" синтезировал вещества, которые могут работать как сверхточные термометры на молекулярном уровне.

«Молекулярные термометры – класс веществ, оптические характеристики которых меняются вместе с температурой. Мы синтезировали два таких вещества и изучили их люминесцентные свойства. При нагреве спектр их испускания и «время жизни» флуоресценции меняется — этого достаточно, чтобы фиксировать изменения температуры с точностью до 0.1 градуса. Считывание температуры происходит на том же оборудовании, которое применяется для облучения введенного препарата», — рассказал эксперт лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Роман Акасов.

Синтезированные вещества относятся к хорошо изученному классу водорастворимых порфиринов, и, по словам авторов исследования, отличаются от других молекулярных термометров простотой синтеза и модификации. В организме порфирины входят в состав небелковой части молекулы гемоглобина. 

Оценив токсичность полученных термометров, ученые обнаружили, что одно из соединений при облучении лазером становится достаточно ядовито для тканей тела. По словам авторов, такое сочетание позволит использовать вещество не только как молекулярный термометр, но и как полноценный фотодинамический препарат со встроенной термометрией, способный бороться с опухолевыми клетками.

В исследовании приняли участие ученые Санкт-Петербургского государственного университета, Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН, Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН, Технологического университета Лаппеэнранта (Финляндия), НИТУ "МИСиС", Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова, Поволжского государственного технологического университета. 

Ближайшая задача ученых – детальное исследование фотофизических свойств полученных порфиринов при длительном облучении в ходе фотодинамической терапии. Также научный коллектив планирует продолжить поиск новых препаратов комбинированного действия.

Справка о НИТУ «МИСиС»

НИТУ «МИСиС» - один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по 16 направлениям, входя в топ-100 в категориях «Инжиниринг–Горное дело» (рейтинг QS) и «Инжиниринг-Металлургия» (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ «МИСиС» в группе 101+ лучших вузов (рейтинг QS).

Стратегическая цель НИТУ «МИСиС» к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации:  материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нанотехнологий и ИТ. В состав университета входит 10 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В НИТУ «МИСиС» учится более 20 000 обучающихся, среди них 26% – это студенты  из 84 стран мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные  ученые. НИТУ «МИСиС» успешно реализует совместные проекты с крупнейшими высокотехнологичными компаниями России и мира.

Источник: Пресс-служба НИТУ «МИСиС»