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 25-22-00144
НазваниеМультимодальные исследования эффективности локального воздействия на биоткани при целевой доставке фотодинамически активного комплекса субмикронного масштаба
Руководитель Янина Ирина Юрьевна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" , Саратовская обл
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры
Ключевые слова мультимодальность, фотодинамически активный комплекс субмикронного масштаба, фотосенсибилизатор, ФДТ, апконверсионные наночастицы, накопление частиц, доставка препарата, токсичность, кровь
Код ГРНТИ29.31.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
- разработка комплекса субмикронного масштаба, содержащего апконверсионную частицу, альбуминовую оболочку и молекулу фотосенсибилизатора, а также методики оптимизации синтеза с целью повышения эффективности проведения процедуры фотодинамической терапии (ФДТ); исследование зависимости эффективности ФДТ от выбора ФС, так как от выбора будет зависеть механизм связывания с оболочкой.
- данные о биосовместимости и токсичности созданных микрокомплексов; несмотря на то, что известно увеличение времени циркуляции частиц, оно зависит от размеров частиц и метода присоединения альбумина, а так же и от размеров сосудов.
- данные ОКТ и УЗИ о динамике роста опухолей после фотодинамической терапии;
- новые данные о дозах вводимого микрокомплекса, позволяющих вызвать апоптоз патологических клеток для различных типов опухолей
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Субмикронные частицы (средний размер ~700 нм, гексагональная структура) получены гидротермальным методом. Прокаливание повысило интенсивность люминесценции более чем в 5 раз. Для точного определения квантового выхода использована установка, измеряющая интегральные интенсивности: лазерного возбуждения (950–1000 нм) и эмиссии в зелёном (500–580 нм) и красном (600–700 нм) каналах.
Чтобы минимизировать агрегацию, синтезированы гидрофобные наночастицы размером ~60 нм методом сольвотермального разложения с олеиновой кислотой. Частицы функционализированы оболочкой из альбумина с ковалентно присоединённым красителем Cy3 и фолиевой кислотой (EDC/NHS связывание), что повысило интенсивность люминесценции.
Внутривенное введение крысам (0.95 мл) и мышам (0.12 мл) вызвало дозо- и время-зависимые изменения. У крыс максимальное полнокровие органов (почки, миокард, лёгкие) отмечено при дозе 1 через сутки, к 7-му дню выраженность снижалась, кроме селезёнки. В миокарде сохранялся умеренный отёк. Повреждение гепатоцитов и эпителия канальцев почек усиливалось к 7-му дню при дозах 1 и 2, но снижалось при дозе 3. У мышей выраженное полнокровие лёгких и почек наблюдалось при дозах 2 и 3, максимальное повреждение канальцев — при дозе 3. Все изменения (нарушение кровенаполнения, отёк) носили обратимый характер, грубых некрозов или аллергических реакций не выявлено. Для последующих исследований рекомендована максимальная переносимая доза.
В работе изучено изменение параметров кровотока крыс, таких как частота сердечных сокращений (ЧСС, HR), максимальная скорость кровотока в систоле (PSV - Peak Systolic Velocity), средняя скорость кровотока (Vel_mean), Максимальный градиент давления (PG_PSV), средний градиент давления (PG_mean), индекс пульсативности (ПИ, PI Pulsatility Index), индекс резистентности (ИР, RI), при развитии модельного альвеолярного рака печени человека методом допплерографии. Представленные результаты показали, что в ходе развития опухолевой ткани протекают необратимые физиологические изменения. При анализе параметров кровотока крыс выявлено, что на ранних стадиях развития опухоли наблюдается увеличение частоты сердечных сокращений, максимальной скорости кровотока, средней скорости кровотока, максимального градиента давления и средний градиент давления, при этом индекс пульсативности и индекс резистентности снижались до минимального значения на 21-день, а затем увеличивались. Изменения кровотока отражают особенности ангиогенеза опухолевой ткани и связаны с васкуляризацией, о чем свидетельствует наблюдаемая динамика параметров кровотока. Увеличивается число сосудов, питающих опухолевую ткань, а также при развитии опухолевой ткани происходит изменение морфологичеких параметров форменных элементов крови, например уменьшение размеров эритроцитов, что также влияет на скорость кровотока и градиент давления в сосудах. Также можно отметь, что на изображениях УЗИ в области опухолевой ткани присутствуют артериальные сосуды, в то время как на окружающих её тканях преобладают венозные сосуды. При анализе параметров эритроцитов, полученных из цельной крови крыс отмечено, что развитие патологии вносит сильные изменения и приводит к уменьшению площади эритроцита в 1.5 раза. Сравнение результатов в разные дни развития опухолевой ткани показало, что изменения наблюдаются уже на ранних стадиях формирования опухоли. Полученные данные служат основой для дальнейших исследований и помогут при изучении влияния на микродинамику кровотока проведения фотодинамической терапии с использованием субмикронных наночастиц.
Установлены оптимальные условия синтеза высоколюминесцентных апконверсионных наночастиц с улучшенной биосовместимостью. Внутривенное введение вызывает обратимые гемодинамические сдвиги. Выявленные специфические изменения параметров системного кровотока и морфологии эритроцитов на фоне роста опухоли служат основой для разработки протоколов фотодинамической терапии с использованием синтезированных частиц и оценки их эффективности. Полученные данные подтверждают перспективность применения данных наночастиц в тераностике онкологических заболеваний.
Публикации
1. Фащевский А.П., Лазарева Е.Н., Коваленко В.А., Мыльников А.М., Наволокин Н.А., Янина И.Ю. Study of the influence of nanophotosensitizer based on upconversion particles on biological tissues Издательство БФУ, Калининград, Книга тезисов VI International Baltic Conference on Magnetism 2025, p. 155 (год публикации - 2025)
2.
Кочубей В.И., Федосов И.В., Наволокин Н.А., Мыльников А.М., Янина И.Ю.
Fluorescence Visualization of Upconversion Complexes in Transplanted PC1 Liver Cancer and Rat Organs: Influence of Coating Nanoparticle Complexes
Bentham Science Publishers, Sharjah, Open Biomed Eng J, 2025; 19: e18741207404616. http://dx.doi.org/10.2174/0118741207404616251118100911 (год публикации - 2025)
10.2174/0118741207404616251118100911
3. Фащевский А.П., Лазарева Е.Н., Мыльников А.М., Наволокин Н.А., Янина И.Ю. Оценка параметров кровотока и эритроцитов при развитии онкопатологии Пермский федеральный исследовательский центр, Пермь, XХIV Зимняя школа по механике сплошных сред Пермь, 24 – 28 февраля 2025г. Тезисы докладов. – Пермь: ПФИЦ УрО РАН, 2025 г., 299 (год публикации - 2025)
4.
Янина И.Ю.
Датчики на основе апконверсионных наночастиц
Рекламно-издательский центр "ТЕХНОСФЕРА", Москва, Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике (ВКВО-2025), Пермь, 07–10 октября 2025 года. – Москва: Рекламно-издательский центр "ТЕХНОСФЕРА", 2025. – С. 573-574 (год публикации - 2025)
10.22184/9785948367361.573.574
5. Лазарева Е. Н., Мыльников А.М., Наволокин Н. А., Янина И. Ю. Оценка острой и хронической токсичности наносенсибилизатора в зависимости от доз введения различным животным Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, ХОЛОЭКСПО 2025 : XXII Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям (Уфа, 8–12 сентября 2025 года) : тезисы докладов / Общество с ограниченной ответственностью «Холоэкспо наука и практика». — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2025. С. 326-328 (год публикации - 2025)
6. Янина И.Ю. Advances in the interaction of laser radiation with upconversion nanoparticles in tissues Казань, KAZAN SCIENCE WEEK 2025 ABSTRACTS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE “ADVANCED LASER TECHNOLOGIES”, 110 (год публикации - 2025)
7. Фащевский А.П., Лазарева Е. Н., Мыльников А.М., Наволокин Н. А., Янина И. Ю. Морфометрический анализ эритроцитов у здоровых и онкобольных крыс: индикаторы системной патологии Тровант, Москва, XXIII Всероссийская молодежная Самарская конкурс-конференция по оптике, лазерной физике и физике плазмы: сборник тезисов (Самара, 11–15 ноября 2025 г.) [Электронное издание]. – М.: Тровант, 2025., С.121-122 (год публикации - 2025)
8. Фащевский А. П., Лазарева Е. Н., Мыльников А.М., Наволокин Н. А., Янина И. Ю. Разработка биосовместимого комплекса для фотодинамической терапии Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета, Пермь, Механика биомедицинских материалов и устройств (МБМУ-2025) : материалы II Международной конференции, Пермь, 15–17 июля 2025 г. / ФГАОУ ВО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет». – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2025, с.118 (год публикации - 2025)