Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка метода синтеза наноразмерных ассоциированных гибридов для создания люминесцентных маркеров медико-биологического применения

Докладчик: Киреев Алексей Андреевич

Должность: Уполномоченное лицо, специалист

Цель проекта:
Целью данного прикладного научного исследования является создание специализированных наноразмерных ассоциированных гибридов для организации производства люминесцентных маркеров нового типа медико-биологического применения. На основе разработанных в результате выполнения проекта новых наноматериалов будут созданы новые медицинские препараты и приборы экспресс- диагностики широкого круга заболеваний на ранней стадии их развития. Стратегической целью проекта, в конечном итоге, является реализация индустриальным партнером программы внедрения в медицинских учреждениях Российской Федерации новых подходов в диагностике и лечении онкологических заболеваний (в том числе, доброкачественных и злокачественных заболеваний), базирующихся на новейших достижениях фундаментальных и прикладных исследований в медицине, физике, химии, биологии, оптических и лазерных технологиях, включая работы авторов проекта. Результаты исполнения проекта найдут применение в других смежных областях медицины, биологии и современного естествознания.

Основные планируемые результаты проекта:
Планируемые результаты работы: создание специализированных наноразмерных ассоциированных гибридов для организации производства люминесцентных маркеров нового типа медико-биологического применения. На основе разработанных в результате выполнения проекта новых наноматериалов планируется создание новых медицинских препаратов и приборов экспресс-диагностики широкого круга заболеваний на ранней стадии их развития.
Основные ожидаемые характеристики, и параметры объекта исследования или разработки: полученные в результате выполнения ПНИ экспериментальные образцы наноразмерных ассоциированных гибридов должны иметь характеристики:
- количество не менее 1 мг;
- состав ассоциированных гибридов Ag, Ag/Au, ионы РЗИ;
- размер ассоциированных гибридов не более 300 нм;
- среднее расстояние между неорганическими люминесцентными и металлическими наночастицами не более 45 нм;
- расстояние распространения сигнала в биологических тканях не менее 2 мм;
- стабильность люминесценции не менее 30 минут.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Научно-технические результаты работ по проекту позволят создать основы для разработки нового класса
нанометок (фотостабильных кристаллических наноразмерных ассоциированных гибридов), отличающихся
большой площадью поверхности. На ней можно расположить большое количество различных
функциональных групп, обеспечивающих связывание с антителами. Таким образом, создаются «умные»
наночастицы под различные задачи диагностики и терапии. Разрабатываемые
ассоциированные гибридные метки конкурентоспособны с аналогами по таким критериям, как
чувствительность, стабильность, высокий квантовый выход и возможность многоразового использования.
Ассоциированные гибридные метки излучают в ИК диапазоне длин волн, что позволяет наиболее глубоко
проникать в биологические ткани, а значит, данные метки могут использоваться для получения
изображения очага поражения in-vivo, т.е. в методах флуоресцентной томографии (fluorescence imaging).
Сочетание широкой полосы поглощения и узкой линии флуоресценции в различных редкоземельных
ионах позволит использовать ассоциированные гибриды в качестве многоцветных флуоресцентных меток
в микроскопах с монохроматических источником излучения (лазерные флуоресцентные микроскопы), а так
же в системах лазерной флуоресцентной томографии.
Использование фотостабильных кристаллических наноразмерных ассоциированных гибридов по
сравнению с красителями дает некоторые преимущества при получении изображения опухоли.
Флуоресценцию наночастиц технически легче выделить на фоне автофлуоресценции различных
компонентов ткани или флуоресценции красителей за счет того, что время жизни флуоресценции
ассоциированных гибридов (от 10 мкс до 4 мс) на порядок больше времени жизни органических
красителей. В настоящее время чувствительность фотографического метода позволяет получать
изображение опухоли, если в ней содержится от 10 до 100 патологических клеток.

Текущие результаты проекта:
Проведен аналитический обзор информационных источников, в том числе публикаций в журналах, индексируемых РИНЦ, Scopus и Web of Science, монографий, источников интернет-ресурсов, с целью определения общей стратегии выполнения теоретических и экспериментальных работ в рамках решения научно-технической задачи, поставленной в ПНИ. В аналитическом обзоре отражено современное научное представление о строении и свойствах нанолюминофоров; широко описаны методы синтеза люминесцентных наночастиц; представлены наиболее часто встречающиеся в литературе примеры практического применения люминесцентных наночастиц в биологии и медицине; описаны основные факторы опасности использования наночастиц в медицине.
При разработке возможных направлений проведения исследований перспективных методов синтеза металлорганических кластерных соединений – прекурсоров для синтеза наночастиц, а так же при обосновании выбора металлорганических кластерных соединений, как прекурсоров для синтеза наночастиц и метода их синтеза, были учтены условия, при которых прекурсоры должны содержать все необходимые элементные компоненты для синтеза наночастиц. В качестве прекурсоров предложено использование металлоорганических супрамолекулярных комплексов, которые формируются методом многоступенчатого последовательного синтеза.
Выбор оптимального метода синтеза неорганических люминесцентных частиц остановлен на модифицированном методе Печини, позволяющем формировать наночастицы с размерами, удовлетворяющими поставленным в проекте задачам.
Задача выбора оптимального метода синтеза наночастиц благородных металлов, обладающих плазмонным резонансом решалась путем анализа литературных источников с целью определения возможности методов для синтеза металлических наночастиц, содержащих золото и серебро. Определено, что лазерные методы синтеза обладают рядом преимуществ: возможность синтеза гетерометалличских наночастиц с заданным переменным составом, возможность синтеза наночастиц как на поверхности другого материала, так и в объеме раствора.
При обосновании выбора оптимального метода синтеза наноразмерных ассоциированных гибридов, состоящих из нанокристаллических люминесцентных частиц и наночастиц благородных металлов, показано, что оптимальными являются методы последовательного синтеза структуры типа «ядро-оболочка» с металлическим ядром или оболочкой.