Хвала инертным

При некоторых недугах бывает достаточно выпить таблетку – и болезнь начинает отступать. В других случаях требуется инъекционное или внутривенное введение препарата. Но, к сожалению, есть заболевания, когда одними лишь таблетками и уколами не обойтись, в частности, из-за чрезвычайно токсичного воздействия веществ на организм. В таких случаях нужна целевая доставка лекарства в очаг патологического процесса. Это, как известно, уже научились делать, применяя наноматериалы. Но и такие продвинутые технологии требуют осторожности, поэтому ученые исследуют влияние наноносителей на здоровье, стараясь сделать их максимально инертными. Такую тему разрабатывает заместитель директора по научной работе Северского биофизического научного центра, профессор кафедры морфологии и общей патологии Сибирского государственного медицинского университета, доктор биологических наук Иван Мильто.

– Я занимаюсь экспериментальным исследованием биологических свойств магнитных наноматериалов уже более десяти лет, – рассказывает Иван. – За эти годы изучил влияние на клетки, ткани и органы экспериментальных животных различных видов наноматериалов (железо, магнетит, оксид титана) при их однократном и многократном внутривенном, внутрибрюшинном и внутрижелудочном введении. Сейчас в рамках проекта, поддержанного грантом Президента России, я со своим научным коллективом изучаю влияние однократного внутривенного введения модифицированных наночастиц магнетита на кроветворение у крыс. В качестве таких частиц мы исследуем магнитолипосомы и покрытые хитозаном магнитные наносферы (наноконструкции), которые хорошо зарекомендовали себя в наших предыдущих экспериментальных исследованиях.

– Какие нарушения кроветворения вы изучаете?

– Мы исследуем последствия внутривенного введения модифицированных наночастиц магнетита на кроветворение. С помощью морфологических методов изучаем строение форменных элементов крови и кроветворных клеток красного костного мозга. Определяем сроки изменения качественных и количественных показателей крови и красного костного мозга, а также время возвращения этих показателей к норме. Главная цель исследования – выбрать наноконструкцию, которая не влияет на кроветворную систему или вызывает в ней минимальные и обратимые изменения, то есть инертную для организма. Только наноконструкции с такими свойствами станут перспективной основой для создания системы целевой доставки лекарственных препаратов.

То есть наша задача не лечить нарушения кроветворения, а на модели этого важного биологического процесса оценить влияние наноконструкций на организм, выявить, какие негативные последствия для кроветворения может иметь их внутривенное введение.

– Почему для доставки препаратов нужны наноконструкции?

– Как правило, при введении лекарственного средства оно равномерно распределяется по организму, оказывая наряду с целевым действием побочные эффекты. Есть заболевания, которые пока трудно поддаются лечению традиционными способами: онкологические, неврологические, сердечно-сосудистые. В ряде случаев повысить эффективность терапии можно, доставляя препараты точно в очаг патологического процесса. Кроме того, при лечении некоторых заболеваний, например, онкологических, используются токсичные препараты, действие которых эффективно только непосредственно в опухоли. Для того чтобы максимально уменьшить негативные эффекты того или иного лекарства, разрабатываются системы целевой доставки, которые обеспечивают накопление препарата именно в очаге патологического процесса и исключают побочные эффекты.

В ближайшем будущем такие системы будут использовать для коррекции тяжелых заболеваний с высокой смертностью пациентов. В отдаленной перспективе при успешном внедрении систем целевой доставки и повышении их биосовместимости список болезней, для лечения которых их можно будет использовать, расширится.

– Как проходит процесс исследования наноконструкций в лабораторных условиях?

– Мы изучаем взаимодействие различных видов магнитных неорганических наноматериалов с клеточными культурами и организмом в эксперименте. Все наноматериалы предварительно подвергаем модификации – покрываем их поверхность различными веществами. При создании наноконструкций используем биосовместимые соединения: липиды, белки, полисахариды.
После очередной модификации наноматериала для медико-биологического применения проводим его стандартизацию, то есть определяем размер наночастиц, структуру наноконструкции, концентрацию наноматериала. В зависимости от цели эксперимента подбираем дозу и способ введения наноматериала в организм животного.

При этом формируем необходимые группы сравнения – дополнительные экспериментальные группы животных, которым вводят различные компоненты наноконструкций по отдельности, например, немодифицированные наночастицы магнетита, раствор хитозана, эмульсию липидов. Такие группы нужны для выявления специфических эффектов, вызываемых наноконструкциями. Экспериментальные исследования проводим на лабораторных крысах и мышах, которые содержатся в условиях сертифицированного вивария Исследовательского центра коллективного пользования СибГМУ.

В зависимости от структуры эксперимента через определенный срок после введения наноконструкций мы изучаем структуру того или иного органа животного. Для этого применяется комплекс современных морфологических методов: гистохимических, гистологических, гистоэнзимологических, ультраструктурных, иммуногистохимических, морфометрических.

Также используем методы прижизненного изучения распределения магнитных наноматериалов в организме животного, например, с помощью МРТ. Эти методы позволяют исследовать организм животного, не умерщвляя его.

– Как результаты этой работы будут применяться на практике?

– Изучая биологические свойства наноконструкций, мы должны выявить негативные последствия применения и устранить их на экспериментальном этапе исследований. В итоге создание наноконструкций с высокой биосовместимостью поможет разработать отечественную магнитоуправляемую систему целевой доставки различных диагностических и терапевтических средств, которая будет использоваться при лечении онкологических, сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний.

– Что в ближайших планах?

– Собираюсь завершить обработку результатов, полученных в последней серии экспериментов, и подготовить их к публикации. А в отдаленной перспективе продолжу изучение взаимодействия наноматериалов с организмом крыс в эксперименте. В частности, буду исследовать влияние модифицированных наноматериалов на половую систему, а также проведу серию экспериментов по изучению отдаленных эффектов применения наноматериалов на потомство экспериментальных животных.

Фирюза ЯНЧИЛИНА