В лаборатории Бионанофотоники НИЯУ МИФИ запущено изготовление уникальных наночастиц для борьбы с онкологическими заболеваниями. Основой производства служат передовые лазерные технологии. Специалисты используют обычные материалы – металлы или химические соединения – и обрабатывают их сверхкороткими фемтосекундными импульсами лазера. Выбор сырья определяется решаемой задачей. Наибольшее применение находят золото, серебро, нитриды и оксиды титана и гафния. Также востребованы железо, никель, медь, тантал, молибден, кремний и цинк.
«Под лазерным воздействием материал переходит в состояние пара или плазмы, после чего конденсируется в наночастицы. Это напоминает "выпаривание" кирпича с последующей сборкой микроскопического дома из его атомов. Ключевое преимущество метода – создание исключительно чистых и стабильных частиц с контролируемыми характеристиками, которыми можно управлять посредством света или внешних полей», – поясняют в лаборатории.
Одно из ключевых направлений – медицинское применение. Ранние стадии онкологии сложно визуализировать при стандартной МРТ или КТ из-за низкого контраста между здоровыми и пораженными тканями. Разработанные в МИФИ наночастицы действуют как "суперконтраст". При введении в организм они избирательно накапливаются в опухоли, заставляя ее ярко светиться на снимках подобно маяку. Это открывает возможность сверхранней диагностики рака.
Эти же частицы выполняют роль "троянского коня" в терапии. При лучевом лечении критически важно уничтожать раковые клетки, минимизируя воздействие на здоровые. Ученые создают радиосенсибилизаторы – наночастицы, которые, концентрируясь в опухоли, многократно повышают ее чувствительность к облучению. Это позволяет снизить дозу радиации для пациента и защитить неповрежденные ткани.
В лаборатории активно работают над повышением точности терапии по принципу "умной пули", самостоятельно находящей цель. Кроме онкологии, наночастицы перспективны для регенеративной медицины: они ускоряют заживление ран и эффективно борются с бактериями, что особенно важно при лечении ожогов и послеоперационных осложнений.
Ряд материалов, разработанных в Бионанофотонике, уже успешно прошел доклинические испытания, продемонстрировав высокую эффективность в исследованиях на клеточных культурах и лабораторных животных.
«Наша цель – находить уникальные решения, опираясь на мировой и локальный опыт. Технологическая основа – редкие фемтосекундные лазеры, применение которых в синтезе изучено недостаточно. Это дает особые возможности управления материалом. Уникальность проекта – в скорости освоения этих инструментов. Междисциплинарная команда позволяет первыми создавать эффективные материалы. Вертикальная интеграция и быстрая генерация идей – наше главное конкурентное преимущество», – отмечают исследователи.
Специалисты НИЯУ МИФИ активно сотрудничают с ведущими научно-медицинскими центрами: НМИЦ онкологии имени Блохина, Институтом биоорганической химии (ИБХ), Физическим институтом имени Лебедева (ФИАН), Институтом общей физики РАН. Такое партнерство позволяет тестировать разработки в реальных условиях и получать обратную связь от практикующих врачей и ученых смежных областей.
Также обсуждаются перспективы совместных проектов с научными центрами Китая и Индии.
Источник: scientificrussia.ru
