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 24-73-10191
НазваниеНовые сонохимические системы на основе микропузырьков и молекулярных сенсибилизаторов активных форм кислорода для задач сонодинамичекой терапии.
Руководитель Рудаковская Полина Григорьевна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва
Конкурс №98 - Конкурс 2024 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-405 - Наноструктуры и кластеры. Супрамолекулярная химия. Коллоидные системы.
Ключевые слова сонодинамическая терапия, фотодинамическая терапия, ультразвук, сенсибилизаторы, микропузырьки, кавитация, контрастные вещества, биополимеры, хлорин e6, фталоцианины, лечение рака, глиома, рак кожи, рак шейки матки, сонохимия
Код ГРНТИ31.15.39
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Последнее десятилетие внимание ученых заслуживает тема усиления фотодинамического и сонодинамического эффектов сенсибилизаторов в присутствии микропузырьков (газонаполненных микрочастиц от 1 до 7 мкм, стабилизированных оболочкой из липидов, белков, полимеров, и их сочетания), благодаря акустическому отклику и возможностям загрузки оболочек последних. Исследования проводят на клеточных линиях и моделях опухолей малых животных различной природы. Однако в большинстве работ не проведен анализ взаимосвязи концентраций препарата, условий процедуры, и механизмов взаимодействия, что особенно заметно в публикациях по эффективности сонодинамической терапии. Несмотря на это, хочется отметить преимущества сонодинамической терапии, а именно глубокий профиль проникновения ультразвукового излучения, его сравнительную безопасность и дешевизну необходимого оборудования. Этот проект направлен на переход от метода фотодинамической терапии, который широко используется в России и Китае, к сонодинамической терапии, что в свою очередь может сделать эту технологию более доступной и удобной в применении.
В настоящий момент, фотодинамическая терапия активно используется в клинической практике для задач рака кожи и рака шейки матки, а сонодинамическая терапия находится на стадии клинических исследований для лечения глиомы. В то же время, доклинические и клинические исследования отмечают потенциал микропузырьков при совместном введении с препаратами химиотерапии для терапии твердых опухолей различной локализации, включая глиому и глиобластому. Это достигается посредством контролируемого временного открытия биобарьеров и прохождения препаратов сквозь них. Однако, микропузырьки должны оказывать щадящее воздействие на гематоэнцефалический барьер в головном мозге, не вызывая иммунного ответа из-за фрагментации оболочек, в то время как в других локализациях опухоли демонстрируют устойчивость к разрушению микропузырьков в области воздействия. Таким образом, данный проект посвящен разработке и получению оптимальных систем «сенсибилизатор–микропузырьки» и комплексной оценке необходимых параметров электромагнитного и ультразвукового излучения, оценке взаимодействия сенсибилизаторов с различными типами микропузырьков, а также сравнению фотодинамического и сонодинамического эффектов на клеточных линиях, которые соответствуют актуальным направлениям клинического использования фотодинамической терапии и клиническим исследованиям по сонодинамической терапии.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках проекта получены следующие ключевые научные результаты:
1. Определена зависимость фотодинамического и сонодинамического эффектов Фотодитазина от параметров облучения и концентрации препарата.
Показано, что эффективность ФДТ зависит от дозы света (660 нм, 10–30 Дж/см²), концентрации препарата (1–256 мкМ) и типа клеток. Определены значения IC₅₀ для линий HeLa, A375, U87 и U251. Установлено, что линия U251 является наименее чувствительной. В условиях УЗ-воздействия (1 МГц, 0,083 Вт/см²) сонодинамический эффект на U251 не проявляется даже при высоких дозах ФД.
2. Выявлены перспективные условия для реализации сонодинамического эффекта.
Показано, что для достижения СДТ-эффекта целесообразно использовать более чувствительные клеточные модели (например, HeLa), а также системы доставки ФД на основе микропузырьков. Полученные данные закладывают основу для подбора клинически релевантных параметров УЗ-воздействия.
3. Установлены особенности сорбции и агрегации Фотодитазина на микропузырьках с различной оболочкой.
Показано, что в системах с белково-полимерной оболочкой (БСА–П(ВП–АК)) Фотодитазин преимущественно связывается в мономерной форме с минимальным фоном, что подтверждено FLIM-микроскопией и спектральным анализом.
4. Оценена генерация активных форм кислорода в смесях Фотодитазина с микропузырьками.
С помощью сенсора SOSG и анализа спектров установлено, что наиболее эффективная генерация синглетного кислорода наблюдается в смесях с микропузырьками, имеющими оболочку из БСА–П(ВП–АК) или БСА–спермина, особенно при соотношении ФД:БСА 1:1 и 1:0,5 соответственно.
5. Определено влияние состава оболочки микропузырьков на кавитационную активность.
С использованием высокоскоростной съёмки показано, что добавки (спермин, П(ВП–АК)) снижают кавитационную активность, способствуя формированию устойчивых МП с диаметром <50 мкм.
6. Установлена связь между кавитационной активностью и генерацией АФК.
Доказано, что эффективность деградации и тушения люминесценции ФД при УЗ-воздействии коррелирует с уровнем кавитационной активности и зависит от типа оболочки микропузырьков.
7. Определено влияние кавитационной активности на оптические свойства Фотодитазина.
Показано, что мономеризация и стабильность люминесценции ФД в смесях с МП зависят от оболочки. Наиболее стабильные системы — с белково-полимерной оболочкой.
8. Проведено сравнение IC₅₀ Фотодитазина в свободной форме и в составе микропузырьковых систем.
Установлено, что инкапсуляция ФД в микропузырьки повышает его эффективность за счёт стабилизации и локализации. Детальные количественные оценки запланированы на второй год проекта.
9. Получены и охарактеризованы новые фотосенсибилизаторы на основе водорастворимых фталоцианинов.
Синтезированы и охарактеризованы ZnPc4⁺ (катионный) и ZnPc16⁻ (анионный) комплексы. Подтверждена их структура методами ¹H-ЯМР. Установлены максимумы поглощения и флуоресценции (ZnPc4⁺: 699/718 нм, ZnPc16⁻: 725/739 нм).
10. Оценены фотофизические свойства и липофильность новых фталоцианинов.
Проведены исследования в фосфатно-солевом буфере и эмбриональной сыворотке крови. ZnPc4⁺ склонен к агрегации, но при взаимодействии с белками флуоресценция усиливается. ZnPc16⁻ стабилен и мономерен. Расчёт logP подтвердил высокую липофильность ZnPc4⁺ и гидрофильность ZnPc16⁻.
11. Подготовлены публикации и материалы для международного представления.
Подана статья в Acta Biomaterialia по взаимодействию оболочек МП с белком.
Готовится статья о фантоме репродуктивной системы для тестирования ФД/СД-платформ.
Подготовлены материалы для международной конференции.