Лаборатория физических методов биосенсорики и нанотераностики МГУ
На вопросы отвечает аспирант второго года обучения, инженер кафедры медицинской физики физфака МГУ Дарья Назаровская.
– Дарья, расскажите, в чем заключается суть работы лаборатории физических методов биосенсорики и нанотераностики.
– В нашей лаборатории под руководством ее заведующего, ведущего научного сотрудника Любови Осминкиной мы синтезируем и исследуем наноструктуры кремния: пористые пленки, наночастицы, нанонити и проч. для биомедицинских применений.
Потенциал нанокремния в медицине фактически не ограничен, поскольку это полностью биосовместимый и биорастворимый материал. Пористые наноструктуры кремния обладают огромной удельной площадью поверхности, которая может достигать 1000 м2/г. Это обуславливает эффективную адсорбционную активность таких наноматериалов, которую можно использовать как для сенсорики, так и для терапии, например для доставки лекарств в наноконтейнерах на их основе.
В частности, мы разрабатываем оптические и электрические биосенсоры для детектирования и идентификации различных биомолекул, бактерий и вирусов. В основе работы сенсоров лежат физические принципы и эффекты, такие, как например гигантское комбинационное рассеяние света (или англ. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy), интерферометрия, изменения электрического импеданса и др.
В лаборатории мы разрабатываем многофункциональные наночастицы для одновременной терапии и диагностики (тераностики) заболеваний. В настоящее время тераностика рассматривается как наиболее современный подход в области терапии онкологических заболеваний и персонализированной медицины. Мы все больше обращаем внимание на то, что каждый пациент переносит болезнь по-своему, поэтому индивидуальный подход в лечении обеспечит наиболее успешное и ускоренное выздоровление и восстановление.
– То есть это будет новое более эффективное лечение?
– Да, персонализированный подход, диагностика на ранних стадиях и целевая терапия обеспечат повышение эффективности в несколько раз.
– Расскажите, какие новые исследования вы сейчас проводите.
– В настоящее время я занимаюсь разработкой фотолюминесцентных наночастиц на основе пористого кремния и композитных материалов на их основе для тераностики онкологических заболеваний. В мои задачи входит усовершенствование методик синтеза наночастиц, разработка методов функционализации поверхности наночастиц векторными молекулами и аптамерами для их прицельного накопления в раковых клетках; отработка методик загрузки лекарств в поры наночастиц. Такие наночастицы можно будет использовать как фотолюминесцентные, МРТ или КТ-метки для диагностики. Одновременно они будут доставлять лекарства для уничтожения раковых клеток. Также я занимаюсь изучением возможности активации выхода лекарств из пор наночастиц и активации их терапевтических свойств с помощью внешних воздействий, таких как свет, ультразвук, УВЧ электромагнитные волны и проч.
– Расскажите, какие работы сейчас уже готовы к печати?
– Одна из моих последних работ посвящена разработке экспресс-метода для определения резистентности бактерий к антибиотикам. Стандартные тесты на антибиотикочувствительность занимают от 36 до 72 часов и зависят от соблюдаемых условий (чистота помещения, температура), а также от конкретного штамма бактерий (скорость роста микроорганизмов, состав питательной среды, и т.д.). То есть такой анализ невозможно провести вне стен лабораторий и не будучи микробиологом. Таким образом, диагностика заболевания и, следовательно, его корректное лечение откладывается на несколько дней, и зачастую врач просто назначает антибиотики широкого спектра действия. К сожалению, такой сценарий, однако, может привести к драматическому исходу.
Здесь задача моего исследования включала разработку метода, который позволил бы обеспечить быструю диагностику чувствительности бактерий к антибиотикам в режиме реального времени. Для этого мы разработали композитные наноструктурированные подложки в виде пористых нанонитей кремния, декорированных наночастицами золота и серебра. Массивы пористых нанонитей обеспечивали эффективную адсорбцию бактерий на поверхность подложек, а наночастицы серебра и золота обеспечивали регистрацию спектров комбинационного рассеяния бактерий, усиленную во много раз за счет эффекта локализованного плазмонного резонанса. Затем по изменениям в спектрах бактерий при воздействии на них антибиотиков мы быстро, в течение менее 1 часа, получали нужную информацию об их антибиотикочувствительности/резистентности. Таким образом, разработанная нами технология в десятки раз сокращает время теста, что может являться ключевым фактором для спасения жизни пациента.