Семинар кластера лабораторий нано-биоинженерии и гибридных фотонных наноматериалов НИЯУ МИФИ: наномедицина и диагностика онкозаболеваний.

Применение нанотехнологий для разработки более эффективных подходов к диагностике и лечению социально значимых заболеваний является одной из ключевых областей исследований и разработок кластера международных лабораторий нанобиоинженерии (ЛНБИ) и гибридных фотонных наноматериалов (ЛГФН) НИЯУ МИФИ.

На прошедшем 27 марта семинаре сотрудники группы наномедицины ЛНБИ представили, в своих выступлениях, два направления этой работы: создание средств адресной доставки противоопухолевых лекарств на основе полимерных микрокапсул, а также диагностических зондов, использующих эффект безызлучательного резонансного переноса энергии — Förster Resonance Energy Transfer (FRET).

Ст. н. сотр., канд. фарм. наук Галина Нифонтова представила сообщение о результатах проекта «Многофункциональные стимул-чувствительные микрокапсулы и нанокристаллы для ранней диагностики и эффективного лечения рака легкого и рака груди», выполняемого в рамках Государственного задания на выполнения научно-исследовательских работ НИЯУ МИФИ. Разработанные в рамках этого проекта полимерные микрокапсулы могут служить как для выявления опухолевых клеток, так и для адресной доставки лекарственных средств. Для этого поверхность микрокапсул делается специфичной для взаимодействия с биомаркерами онкозаболеваний путем связывания с распознающими молекулами (антителами), а в полимерные полиэлектролитные оболочки микрокапсул встраиваются полупроводниковые квантовые точки, выполняющие функцию флуоресцентных меток, магнитные наночастицы, обеспечивающие доставку капсул в нужное место с использованием магнитного поля, и плазмонные (металлические) наночастицы, позволяющие высвободить содержимое микрокапсул в нужный момент с помощью локального разогрева и разрушения оболочки, с использованием внешнего переменного электромагнитного поля.

 

Представленные на семинаре результаты были недавно опубликованы в престижных международных журналах:

- Frontiers in Chemistry (Nifontova et al., Cancer cell targeting with functionalized quantum dot–encoded polyelectrolyte microcapsules),

- Nanoscale Research Letters (Nifontova et al., Bioimaging tools based on polyelectrolyte microcapsules encoded with fluorescent semiconductor nanoparticles: Design and characterization of the fluorescent properties),

а также представлены, в качестве устных докладов, на ряде престижных международных конференций.

Научный сотрудник ЛНБИ, канд. биол. наук Ирина Петрова представила сообщение «FRET-sensing и поверхностные моды в фотонных кристаллах». Это направление исследований основано на использовании эффекта безызлучательного резонансного переноса энергии FRET (Förster resonance energy transfer) для детекции биологических объектов, в частности, клеток с маркерами заболеваний, в жидкой пробе. При безызлучательном переносе энергии от поглощающего свет флуорофора (донора) его флуоресценция тушится, а флуоресценция второго флуорофора (акцептора, спектр поглощения которого перекрывается со спектром испускания флуоресценции донора) усиливается. При этом эффект FRET проявляется только на расстояниях между донором и акцептором менее 100 нанометров и обратно пропорционален шестой степени расстояния между донором и акцептором.

Эти свойства эффекта FRET используются в совместном проекте ЛНБИ и Международного центра фотоники Университета ИТМО «ДИОР». В одной из разработок донором служит квантовая точка, а акцептором — органический краситель AlexaFluor, соединенные с антителами, распознающими разные эпитопы (участки молекулы) одного и того же онкомаркера. Таким образом, при наличии в диагностируемой пробе онкомаркера и взаимодействия с ним антител, связанных с донором и акцептором, они оказываются расположенными достаточно близко друг от друга, что обеспечивает эффективный перенос энергии от донора к акцептору и детекцию онкомаркера посредством наблюдения FRET.

Еще одним направлением в новых методах детекции биомолекул и диагностики является детекция поверхностных мод в фотонном кристалле. Подход основан на возбуждении оптической волны в подложке, представляющей собой одномерный фотонный кристалл, способный поддерживать распространение поверхностной оптической волны при лазерном облучении. Массоперенос (взаимодействия) на поверхности фотонного кристалла вызывает изменения в распространении поверхностной волны, что приводит к изменению угла отражения лазерного луча. Таким образом, если «привязать» к поверхности фотонного кристалла распознающие биомаркеры заболевания молекулы, их взаимодействие со своими мишенями позволяет мгновенно, в проточном режиме, детектировать это взаимодействие.

Эксперименты показали, что при использовании многоканальной проточной ячейки можно одновременно детектировать до трех аналитов в растворе с чувствительностью до нескольких пикограммов биомаркера.

Есть все основания полагать, что внедрение предлагаемых подходов в медицинскую практику поднимет диагностику и лечение рака на качественно новый уровень.

Контакты:

Старший научный сотрудник, канд. фарм. наук Г. О. Нифонтова (galya.nif@yandex.ru, nifontovago@gmail.com)

Научный сотрудник, канд. биол. наук И. О. Петрова (iopetrova17@gmail.com)

Директор по внешним связям М.Г. Коренкова (MGKorenkova@mephi.ru)

Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ",
Лаборатория нано-биоинженерии,
115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31
www.lnbe.mephi.ru

 
 
 
© 2012 Laboratory of Nano-BioEngineering