Органо-неорганические нанокомпозиты на основе оксидов редкоземельных металлов для целей лучевой терапии

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-63-00082

НазваниеОргано-неорганические нанокомпозиты на основе оксидов редкоземельных металлов для целей лучевой терапии

Руководитель Попова Нелли Рустамовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук , Московская обл

Конкурс №75 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (междисциплинарные проекты)

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов

Ключевые слова наночастицы, нанокомпозиты, оксид церия, тераностика, ионизирующее излучение, лучевая терапия, радиация, окислительный стресс, редокс активность, АФК, радиационный дерматит

Код ГРНТИ34.17.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на разработку, создание и исследование новых многофункциональных гибридных органо-неорганических наноматериалов на основе неорганических нанокристаллов редкоземельных металлов и направляющих биологических молекул для тераностики социально-значимых патологий, в том числе онкологических с использованием методов лучевой терапии. Такая комбинация активных компонентов в единой молекулярной структуре нанокомпозита потенциально обеспечивает их синергетическое действие. В частности, комбинация нанокристаллического оксида церия за счет уникальной редокс-активности своей поверхности и биоактивного компонента за счет направленного терапевтического действия на метаболические пути клетки. Поставленная в проекте задача представляет собой комплексное масштабное междисциплинарное исследование, направленное на разработку схем синтеза, методов получения и анализа, а также исследования биологической активности гибридных наноструктурированных композитов, обладающих терапевтическим эффектом, в том числе в условиях воздействия ионизирующего излучения различного типа и энергий. Запланированные в рамках проекта исследования позволят выявить оптимальные методики синтеза, обеспечивающие высокий уровень биосовместимости получаемых нанокомпозитов, а также раскрыть молекулярные механизмы их биологической активности, в том числе в условиях воздействия ионизирующего излучения, что, в свою очередь, позволит приблизиться к их практическому использованию в качестве потенциальной основы для нового класса тераностических агентов. Актуальность поставленных задач и запланированных исследований обусловлена необходимостью совершенствования радиопротекторов/радиосенсибилизаторов, используемых в терапии онкологических заболеваний согласно ВОЗ. Научная новизна исследований состоит в получении новых органо-неорганических наноматериалов на основе оксида церия, обладающих новыми функциональными терапевтическими и диагностическими свойствами, для целей лучевой терапии онкологических заболеваний. В рамках проекта будут разработаны новые методики и получены различные типы многофункциональных гибридных органо-неорганических наноматериалов на основе наночастиц оксида церия, обладающих не только синергетическим действием с подобранным функциональным агентом, но и способных обеспечить одновременный перенос активных веществ и визуализацию участков опухолевого роста. Впервые будет разработана и валидирована модель радиационного дерматита, индуцированного пучками протонов. Научный коллектив и партнер проекта включает в себя опытных специалистов в области коллоидной химии, радиационной биологии и медицины, биофизики, клеточной и молекулярной биологии, что потенциально обеспечивает разносторонний и детальный подход в реализации проекта. Научный коллектив проекта имеет многолетний опыт разработки методов синтеза нанокристаллических оксидных материалов с использованием подходов «мягкой химии», что является важным условием в разработке наноматериалов для биомедицинского применения, а также проведения комплексного анализа биологической активности наноматериалов, в том числе в условиях воздействия ионизирующего излучения. Опыт сотрудничающих групп взаимно дополняет друг друга и позволит успешно выполнить проект: Научная группа из Пущино имеет опыт с культурами клеток в условиях воздействия химических и физических фактов. Научная группа партнера из СГУ имеет опыт химического получения различных типов наночастиц, модификации и биофункционализации их поверхности, всесторонней характеризации и использования в иммунодиагностике. Междисциплинарный подход, заложенный в основу данного проекта, позволит успешно решить все поставленные задачи и достичь заданных целей, что внесет значимый вклад в развитие такого перспективного направления как тераностика, в основе которого лежит создание новых функциональных материалов для целей терапии и диагностики социально-значимых заболеваний, включая лучевую терапию.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. В. Аникина, С.Сорокина, Е.Замятина, А.Шемяков, Н.Попова Development of a model of radiation dermatitis in mice International Scientific Conference «In-novative Technologies of Nuclear Medi-cine and Radiation Diagnostics and Ther-apy», International Youth School «Innova-tive nuclear physics methods of high-tech medicine». Book of absracts. Мoscow, LPI, MEPhI, 2022, p.77 (год публикации - 2022)

2. Е. Замятина, В.Аникина, М. Шевелева, Н. Попова Theranostic system containing rare-earth nanoparticles in radiation therapy: characterization and cytotoxity assessment I International Scientific Conference «Innovative Technologies of Nuclear Medicine and Radiation Diagnostics and Therapy» Book of abstract, 2022. Мoscow, LPI, MEPhI, 2022, 93 (год публикации - 2022)

3. Аникина В., Сорокина С., Замятина Е., Шемяков А., Попова Н. INVESTIGATION OF PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF A NANOCOMPOSITE BASED ON CERIUM DIOXIDE STABILIZED BY TRIETHYLENE GLYCOL The 7rd International Symposium and School for Young Scientists "Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine" Book Of Abstracts. Мoscow MEPhI, 2022, том 1 , стр 11 (год публикации - 2022)

4. Замятина Е.А., Аникина В.А., Шевелева М.П., Попова Н.Р. Doxorubicin loaded silica nanoparticles as potential components of theranostic systems The 7rd International Symposium and School for Young Scientists "Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine" Book Of Abstracts. Мoscow MEPhI, 2022, том 1, стр 2 (год публикации - 2022)

5. Н.Н. Чукавин, А.Н. Щербаков, А.Л. Попов THE DEVELOPMENT OF CeO2 – CURCUMIN NANOCOMPOSITE FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS The 7rd International Symposium and School for Young Scientists "Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine" Book Of Abstracts. Мoscow MEPhI, 2022, том 1, стр.1 (год публикации - 2022)

6. Аникина В.А., Сорокина С.С., Шемяков А.Е., Замятина Е.А., Таскаева Ю.С., Теплова П.О., Попова Н.Р. An Experimental Model of Proton-Beam-Induced Radiation Dermatitis In Vivo International Journal of Molecular Sciences, 24(22), 16373 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms242216373

7. Широких А.Д., Аникина В.А., Замятина Е.А., Мищенко Е.В., Королева М.Ю., Иванов В.И., Попова Н.Р. Bioavailability of nanoemulsions modified with curcumin and cerium dioxide nanoparticles NANOSYSTEMS: PHYSICS, CHEMISTRY, MATHEMATICS, 14 (1), 89–97 (год публикации - 2023)
10.17586/2220-8054-2023-14-1-89-97

8. Замятина Е.А., Котцов С.Ю., Аникина В.А., Попов А.Л., Шевелёва М.П., Попова Н.Р. Cerium oxide@silica core-shell nanocomposite as multimodal platforms for drug release and synergistic anticancer effects NANOSYSTEMS: PHYSICS, CHEMISTRY, MATHEMATICS, 14 (5), 560–570 (год публикации - 2023)
10.17586/2220-8054-2023-14-5-560-570

9. Замятина Е.А., Аникина В.А., Попова Н.Р. ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ МАЛЬТОДЕКСТРИНОМ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ МЕТКОЙ, В НОРМАЛЬНЫХ И ТРАНСФОРМИРОВАННЫХ КУЛЬТУРАХ КЛЕТОК Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, №10, 2023, 5-9 (год публикации - 2023)
10.17513/mjpfi.13578

10. Сорокина С.С., Карманова Е.Е., Попова Н.Р. Radiation dermatitis: pathogenesis, diagnostics and classification. Review Radiation and Risk, 2023, vol. 32, No. 4, pp.103-122 (год публикации - 2023)
10.21870/0131-3878-2023-32-4-103-122

11. Горячева О.А., Ушаков А.В., Бакал А.А., Попова Н.Р. INFLUENCE OF PRECIPITATION CONDITIONS ON THE MORPHOLOGY OF CERIUM OXIDE PARTICLES Physics of Metals and Metallography, 2024, Vol. 125, N 1 (год публикации - 2024)

12. Аникина В.А., Сорокина С.С.,Шемяков А.Е., Замятина Е.А., Попова Н.Р. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛОКАЛЬНОГО ПРОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ДОЗЕ 30 ГР НА МЫШЕЙ ЛИНИЙ BALB/с И С57BL/6 Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2024, №1 (год публикации - 2024)

13. Замятина Е.А., Аникина В.А., Попова Н.Р. ДЕКСТРАН СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ НАНОЧАСТИЦЫ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ, МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ МЕТКОЙ ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНТЕРНАЛИЗАЦИИ IN VITRO Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения. Материалы ХIХ Международной научно-практической конференции, 2023, с.160 (год публикации - 2023)

14. Ковыршина А.А., Цюпок Д.В., Попова Н.Р., Горячева И.Ю., Горячева О.А. Modification of cerium oxide nanoparticles with polymeric materials Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика, 2024, том 24, №2 (год публикации - 2024)

15. Чукавин Н.Н., Попов А.Л. FACILE SYNTHESIS AND PHYSICO-CHEMICALANALYSIS OF CERIUM DIOXIDE – CURCUMIN NANOCONJUGATE VIII International Symposium on «Physics, Engineering and Technologies for Biomedicine», 2023 (год публикации - 2023)

16. Горячева Е.А. , Строкин П.Д. , Горячева О.А. , Попова Н.Р. , Горячева И.Ю. АНАЛИЗ СВОЙСТВ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ НАНОЧАСТИЦ CeO2 М Е Т О Д Ы КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ – 2023, 2023,81-84 (год публикации - 2023)

17. Строкин П. Д. , Горячева Е.А., Горячева О.А. , Дрозд Д.Д., Попова Н.Р. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ МЕТАЛЛОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА ЦЕРИЯ (IV) XXI Всероссийская молодежная Самарская конкурс-конференция по оптике, лазерной физике и физике плазмы, посвященная 300-летию РАН, 2023, 257-258 (год публикации - 2023)

18. Ковыршина А.А., Цюпок Д.В., Попова Н.Р., Горячева И.Ю., Горячева О.А. Modification of cerium oxide nanoparticles with polymeric materials Materials THE XXVII SARATOV FALL MEETING 2023, 2023 (год публикации - 2023)

19. Аникина В.А., Сорокина С.С., Замятина Е.А., Шемяков А.Е., Попова Н.Р. Разработка модели острого радиационного дерматита на мышах, индуцированной локальным протонным излучением МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БИОФИЗИКА, 2023, 11-12 (год публикации - 2023)

20. Широких А.Д., Замятина Е.А., Аникина В.А., Мищенко Е.В., Королева М.Ю., Попова Н.Р. Исследование биодоступности новых наноэмульсий модифицированных куркумином и наночастицами диоксида церия Сборник научных трудов VII Съезд биофизиков, 2023, Т.2., 184-185 (год публикации - 2023)

21. Пигарев С.В., Цюпка Д.В., Мордовина Е.А., Горячева И.Ю., Горячева О.А., Попова Н.Р. Hydrothermal synthesis of cerium oxide nanoparticles stabilized with citric acid Materials THE XXVII SARATOV FALL MEETING 2023, 2023 (год публикации - 2023)

22. Строкин П. Д., Горячева Е. А., Горячева О.А., Попова Н.Р. Синтез люминесцентных наночастиц CeO2 Материалы XII Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием «Молодежь XXI века: образование, наука, инновации», 2023 (год публикации - 2023)

23. Попова Н.Р., Сорокина С.С. Radiation dermatitis: modern approaches to treatment. Review РАДИАЦИЯ И РИСК (БЮЛЛЕТЕНЬ НАЦИОНАЛЬНОГО РАДИАЦИОННО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОГО РЕГИСТРА), «Радиация и риск». 2024. Том 33. № 3, с.80-97 (год публикации - 2024)
10.21870/0131-3878-2024-33-3-80-97

24. Замятина Е.А., Горячева О.А., Попова Н.Р. Physicochemical properties and biological activity of novel cerium oxide nanoparticles modified with pyrroloquinoline quinone Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, Е.А. Zamyatina, О.A. Goryacheva, N.R. Popova Physicochemical properties and biological activity of novel cerium oxide nanoparticles modified with pyrroloquinoline quinone, Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (5), 683–692. DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-5-683-692; (год публикации - 2024)
10.17586/2220-8054-2024-15-5-683-692

25. Горячева О.А., Цапка Д.В., Пигаев С.В., Строкин П.Д., Ковыршина А.А., Моисеев А.А., Попова Н.Р., Горячева И.Ю. Сerium dioxide nanoparticles for luminescence based analytical systems: Challenging nanosensor and effective label TrAC Trends in Analytical Chemistry, Goryacheva O.A., Tsyupka D.V., Pigarev S.V., Strokin P.D., Kovyrshina A.A., Moiseev A.A., Popova N.R., Goryacheva I.Yu. Сerium dioxide nanoparticles for luminescence based analytical systems: Challenging nanosensor and effective label , TrAC Trends in Analytical Chemistry. – 2024. – С. 117665. https://doi.org/10.1016/j.trac.2024.117665 (год публикации - 2024)
10.1016/j.trac.2024.117665

26. Карманова Е.Е., Черников А.В., Попова Н.Р., Шарапов М.Г., Иванов В.Е., Брусков В.И. Metformin mitigates radiation toxicity exerting antioxidant and genoprotective properties Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology, Springer Nature, Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology, 2023, 396, 2449–2460. (год публикации - 2023)
10.1007/s00210-023-02466-w

27. Сорокина С.С., Карманова Е.Е., Аникина В.А., Попова Н.Р. RADIATION DERMATITIS: THE DEVELOPMENT OF THE PROBLEM. Biology Bulletin, S.S. Sorokina, E.E. Karmanova, V.A. Anikina, N.R. Popova RADIATION DERMATITIS: THE DEVELOPMENT OF THE PROBLEM. Biology Bulletin, 2024, Vol. 51, No. 12, pp. 95–111. (год публикации - 2024)
10.1134/S1062359024701334

28. Замятина Е.А., Горячева О.А., Карманова Е.Е., Попова Н.Р. Synthesis and antioxidant activity of new CeO2@PQQ NPs Международная научная конференция «Инновационные технологии ядерной ме дицины и лучевой диагностики и терапии», Международная молодежная школа «Инновационные ядерно-физические методы высокотехнологичной медицины». Программа. Сборник тезисов. Москва. ФИАН, НИЯУ МИФИ. 2024.− 136 с. , International Scientific Conference «Innovative Tech-nologies of Nuclear Medicine and Radiation Diagnostics and Therapy 2024. P. 83-84 (год публикации - 2024)

29. Строкин П.Д., Горячева Е.А., Горячева О.А., Попова Н.Р., Горячева И.Ю. HIGH-TEMPERATURE ORGANOMETALLIC SYNTHESIS OF LUMINESCENT CERIUM (IV) OXIDE NANOPARTICLES XIII International Conference on Chemistry for Young Scientists “MENDELEEV 2024”. St Petersburg. September 2–6, 2024. Book of abstracts. — St Petersburg.: VVM Publishing LLC, 2024. — 822 p. , XIII International Conference on Chemistry for Young Scientists “MENDELEEV 2024”. St Petersburg. September 2–6, 2024. Book of abstracts. — St Petersburg.: VVM Publishing LLC, 2024. — 822 p, cтр.678 (год публикации - 2024)

30. Цапка Д.В., Пигаев С.В., Подколодная Ю.А., Худина Е.А., Попова Н.Р., Горячева И.Ю., Горячева О.А. One-pot hydrothermal synthesis of fluorophore-modified cerium oxide nanoparticles Physical Chemistry Chemical Physics, Daria V. Tsyupka, Sergey V. Pigarev, Yuliya A. Podkolodnaya, Ekaterina A. Khudina, Nelli R. Popova, Irina Yu. Goryacheva, Olga A. Goryacheva One-pot hydrothermal synthesis of fluorophore-modified cerium oxide nanoparticles, Phys. Chem. Chem. Phys., 2024. – Т. 26. – №. 12. – С. 9546-9555. DOI: 10.1039/D4CP00237G (год публикации - 2024)
10.1039/D4CP00237G

31. Замятина Е.А., Горячева О.А., Попов А.Л., Попова Н.Р. Novel Pyrroloquinoline Quinone-Modified Cerium Oxide Nanoparticles and Their Selective Cytotoxicity Under X-Ray Irradiation MDPI, Zamyatina, E.A.; Goryacheva, O.A.; Popov, A.L.; Popova, N.R. Novel Pyrroloquinoline Quinone-Modified Cerium Oxide Nanoparticles and Their Selective Cytotoxicity Under X-Ray Irradiation. Antioxidants 2024, 13, 1445. https://doi.org/10.3390/antiox13121445 (год публикации - 2024)

32. Замятина Е.А., Горячева О.А., Попов А.Л., Попова Н.Р. Selective modulation of cell re-sponse to X-ray irradiation by redox-active CeO2@PQQ NPs ФИАН НИЯУ МИФИ, International Scientific Conference «Innovative Technologies of Nuclear Medicine and Radiation Diagnostics and Therapy 2024. Р. 85-86 (год публикации - 2024)

33. Аникина В.А., Сорокина С.С., Шемяков А.Е., Попова Н.Р. Воспроизведение модели радиа-ционного дерматита, индуциро-ванного протонным излучением, на мышах линии SHK, C57BL/6 и BALB/C Актуальные проблемы радиационной биологии Модификация радиационно-индуцированных эффектов: Междунар. конф. (Дубна, 16–18 окт. 2024 г.): Матер. конф. — Дубна: ОИЯИ, 2024. — 244 с., Сборник материалов международной конференции «Актуальные проблемы радиационной биологии. Модификация радиационно-индуцированных эффектов», 16-18 октября 2024, c. 36-38. (год публикации - 2024)

34. Горячева Е.А., Строкин П.Д., Горячева О.А., Попова Н.Р., Горячева И.Ю. ANALYSIS OF THE PROPERTIES OF CERIUM OXIDE NANOPARTICLES XIII International Conference on Chemistry for Young Scientists “MENDELEEV 2024”. St Petersburg. September 2–6, 2024. Book of abstracts. — St Petersburg.: VVM Publishing LLC, 2024. — 822 p., XIII International Conference on Chemistry for Young Scientists “MENDELEEV 2024”. St Petersburg. September 2–6, 2024. Book of abstracts. — St Petersburg.: VVM Publishing LLC, 2024. Р. 64, стр.370 (год публикации - 2024)

35. Цапка Д.В., Пигаев С.В., Подколодная Ю.А., Худина Е.А., Попова Н.Р., Горячева И.Ю., Горячева О.А. Synthesis of fluorophore-modified cerium oxide nanoparticles Annual International Conference SARATOV FALL MEETING XXVIII, Saratov, Annual International Conference SARATOV FALL MEETING XXVIII, Saratov (год публикации - 2024)

36. Горячева Е.А., Строкин П.Д., Горячева О.А., Попова Н.Р., Горячева И.Ю. Исследование свойств наночастиц оксида церия ХХVII Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием): тезисы докладов (Нижний Новгород, 16–18 апреля 2024 г.). Нижний Новгород: Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2024. – 741 с. , ХХVII Всероссийская конференция молодых учёных-химиков (с международным участием): тезисы докладов (Нижний Новгород, 16–18 апреля 2024 г.). Нижний Новгород: Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2024. – 741 с. (год публикации - 2024)

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках данного проекта была осуществлена междисциплинарная коллаборация Научного коллектива и Партнера проекта, в результате чего за отчетный период были выполнены все запланированные работы. На третьем году выполнения проекта были проведены работы по модификации наночастиц с высоким атомным номером для обеспечения визуализации их проникновения в биологические объекты и повышения радиочувствительности трансформированных клеток. Также была осуществлена биофункционализация синтезированных наночастиц и наноэмульсий биологически активными компонентами, такими как рибофлавин, куркумин и пирролохинолинхинон. В соответствии с техническим заданием партнером были получены наночастицы оксида церия, допированные следующими high-Z элементами: самарий (Sm), гадолиний (Gd), неодим (Nd), иттербий (Yb) и лантан (La). Такие наночастицы были получены в результате гидротермального синтеза и метода осаждения. Для получения наночастиц с гидродинамическим радиусом менее 100 нм образцы стабилизировали лимонной кислотой и подвергали фракционированию. Для полученных наночастиц был характерен дзета-потенциал от – 10 до 30 мВ, также была отмечена высокая коллоидная стабильность, которая сохранялась более 4 месяцев. Наличие Sm, Gd, Nd, Yb и La в наночастицах было подтверждено методом энергодиспесионной рентгеновской спектроскопии и рентгенофлуоресцентного анализа. Кроме того, был опробован метод синтеза наночастиц оксида церия, допированных Sm, La и Yb, покрытых силоксановой оболочкой, в результате которого были получены наночастицы не превышающие 113 нм, с отрицательным дзета-потенциалом ( -20 мВ), обладающие высокой коллоидной стабильностью. Была показана возможность инкапсуляции рибофлавина в наночастицы с силоксановой оболочкой методом прямой инкапсуляции. Вместе с тем, методом осаждения были получены наночастицы, модифицированные пирролохинолинхиноном, обладающие средним размером 3 нм и дзета-потенциалом -38 мВ. Были получены наноэмульсии, содержащие наночастицы диоксида церия и куркумина, размер которых составлял менее 100 нм. Полученные наноэмульсии были устойчивыми к агрегации и стабилизированы биосовместимыми лигандами, что позволяло использовать их в биомедицинских приложениях без дополнительной модификации. Исследование релаксивности наночастиц, допированных Sm, Yb, Gd в магнитных полях показало, что НЧ Ce0.8Gd0.2O2-CA имеют релаксивность в 1.5 Тл, с-1мМ- равную 12.7 и релаксивность в 3 Тл, с-1мМ-1 равную 8, что является высоким показателем для контрастирующего агента. Основным коллективом проекта был проведен комплексный анализ цитотоксичности 9 образцов наночастиц и 2 образцов наноэмульсий, из которых по результатам анализа для дальнейшего тестирования были отобраны образцы, допированные самарием и гадолинием, наночастицы, модифицированные PQQ, а также наноэмульсии, модифицированные куркумином. Для всех отобранных для дальнейшего исследования образов было характерно избирательное влияние на жизнеспособность клеточных культур, при котором образцы проявляли цитотоксичность при инкубации с трансформированными клетками. Было установлено, что исследуемые образцы не приводили к нарушению морфологии клеточного ядра и образованию микроядер. Исследование интернализации показало, что наночастицы дозозависимым образом влияли на уменьшение размера клеток обоих типов культур, эффективнее всего в трансформированных клетках накапливались наночастицы, допированные самарием. При исследовании механизмов эндоцитоза были показаны различные механизмы поглощения в нормальных и трансформированных клетках. Поглощение наночастиц обеими типами клеточных культур обусловлено клатрин-зависимым эндоцитозом и макропиноцитозом, но в трансформированной культуре клеток в процесс поглощения также вовлечены актин-зависимые механизмы. По результатам клоногенного теста было показано, что наночастицы способны проявлять селективную активность по отношению к нормальным и трансформированным клеткам при воздействии рентгеновского излучения. Исследование влияния наночастиц на уровень внутриклеточных АФК нормальных клеток показало, что исследуемые образцы способны приводить к снижению уровня внутриклеточных АФК нормальных клеток после воздействия рентгеновского излучения, в то время как для трансформированных клеток наблюдалось повышение уровней АФК. Количественная оценка уровня экспрессии генов, отвечающих за окислительный стресс и репарацию ДНК (SOD1, CAT, OGG1 и RAD51), показала, что происходило снижение экспрессии исследуемых генов у трансформированных клеток, сигнализирующее об окислительном повреждении клеток, нарушении работы антиоксидантных систем и увеличении геномной нестабильности. В исследованиях острой токсичности наночастиц in vivo было показано, что исследуемые образцы не влияли на общее состояние животных, не было выявлено заметных отклонений в потреблении воды и пищи, а также массе тела. При исследовании радиозащитных (радиопротекторных) свойств наночастиц было показано снижение смертности животных на 30 % после однократного тотального облучения рентгеновским излучением в дозе 7 Гр. Анализ эффективности наночастиц в качестве радиосенсибилизаторов на моделях прививаемых опухолей в условиях воздействия ионизирующего излучения разных видов не приводило к статистически значимому ингибированию роста опухоли по сравнению с группами контрольной группой, в связи с чем в дальнейшем планируется увеличение дозы наночастиц, а также изменение схемы введения для изучения эффективности наночастиц в качестве радиосенсибилизаторов. Исследование острой токсичности образцов наноэмульсий не выявило заметных отклонений в двигательной активности, координации движений, состоянии кожных покровов, шерсти и окраске видимых слизистых оболочек; потреблении воды и пищи; массе тела животных.

Публикации