В Южном федеральном университете (ЮФУ) под руководством Елизаветы Андреевны Мухановой ведутся прорывные исследования, нацеленные на создание высокоэффективных наночастиц на основе фторида кальция, легированного ионами европия. Эти новые материалы уже сегодня называют мощным инструментом будущего в терапии тяжелых онкологических заболеваний, ведь они способны непосредственно внутри организма преобразовывать рентгеновские лучи в яркое видимое свечение, открывая путь к высокоточной и глубокой фотодинамической терапии опухолей.
Свет медицины: наночастицы CaF₂:Eu для глубинной терапии
Одним из главных препятствий для прогресса в лечении злокачественных новообразований является невозможность обычного света проникать вглубь тканей. Фотодинамическая терапия, основанная на воздействии определённых волн на фотосенсибилизаторы, эффективна, но ограничена из-за физических особенностей света. Специалисты ЮФУ решили эту задачу: их наночастицы на основе CaF₂:Eu, выполненные по уникальной технологии, начинают излучать синий и оранжевый свет, когда подвергаются рентгеновскому облучению, обладающему высокой проникающей способностью. Такое преобразование излучения обеспечивает активацию фотосенсибилизаторов даже в глубоко расположенных опухолях, инициируя выработку активных форм кислорода для разрушения раковых клеток.
Гибкая настройка свойств: роль разных ионов европия
Важнейшее открытие команды ЮФУ связано с возможностью точного контроля степени окисления европия в кристаллической решетке наноматериала. На этапе синтеза фторид кальция насыщается европием в трёхвалентной форме (Eu³⁺), а при воздействии рентгеновских лучей часть этих ионов переходит в двухвалентное состояние (Eu²⁺). Эти два типа ионов отличаются спектрами излучения, что позволяет синхронно использовать сразу несколько фотосенсибилизаторов, каждый откликающийся на свою длину волны.
Лаборатория под руководством Елизаветы Андреевны Мухановой уделила особое внимание технологической гибкости: изменяя условия получения наночастиц, можно заранее заложить преобладание синего либо оранжевого свечения, сделав один материал универсальным для разных задач. Это по-настоящему индивидуализированный подход, который охватывает широкий спектр современных фотосенсибилизаторов и открывает новые горизонты для персонализированной медицины.
Упрощение синтеза и двойная эффективность
Оригинальный подход ЮФУ позволяет обойти необходимость использования различных лантаноидов или сложных композиций: все ключевые характеристики достигаются за счёт контроля окислительно-восстановительных реакций одного элемента — европия. Такой материал не только проще и дешевле в производстве, но и безопаснее для применения в организме человека. Использование двух видов фотосенсибилизаторов, активируемых поочерёдно ионами Eu³⁺ и Eu²⁺, теоретически может удвоить интенсивность образования активных форм кислорода — главного поражающего фактора против раковых клеток. По результатам последних исследований, этот подход способен повысить число уничтоженных опухолевых клеток в два-три раза по сравнению с традиционными методами ФДТ, а значит, повысить шансы пациентов на выздоровление.
Широкие перспективы: лечение и диагностика
Разработка команды из ЮФУ открывает не только новые возможности для терапии, но и заложила потенциал для расширенного применения наночастиц CaF₂:Eu. Помимо непосредственного лечения, материалы могут быть использованы в рентгеновской визуализации, обеспечивая контраст и дополнительную информацию для диагностики и контроля эффективности лечения. В будущем такие наночастицы могут стать основой для создания комбинированных средств, совмещающих терапию и диагностику в рамках единой платформы, что особенно ценно в онкологической практике.
Безопасность, индивидуальный подход и современные стандарты
Одной из приоритетных задач ЮФУ является обеспечение максимальной безопасности будущих препаратов для пациента. Все процессы синтеза тщательно стандартизируются, а материалы проходят многоэтапные испытания для исключения токсичных эффектов. Настраиваемое соотношение ионов европия не только улучшает эффективность, но и позволяет минимизировать побочные действия — активация фотосенсибилизаторов происходит строго локально, непосредственно в зоне опухоли. Такой целенаправленный подход отвечает самым строгим требованиям современной онкологии.
Поддержка и вклад в будущее медицины
Результаты исследований проводятся в рамках программы «Приоритет-2030» при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Работа ЮФУ и Елизаветы Андреевны Мухановой уже вызывает интерес научного сообщества, а высокая технологичность и адаптивность предлагаемого метода позволяют надеяться на внедрение инновации в клиническую практику в обозримом будущем. Благодаря подобным инициативам российская наука подтверждает свой высокий потенциал в области разработки современных методов лечения онкологических заболеваний, делая шаг вперёд к безопасному и эффективному здравоохранению завтрашнего дня.
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
