|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Разработка физико-химических и биофизических основ создания материалов для комбинированной радионуклидной и ультразвуковой терапии злокачественных опухолейНИР
Development of physicochemical and biophysical foundations for the creation of materials for combined radionuclide and ultrasound therapy of malignant tumors
- Руководитель НИР: Николаев А.Л.
- Ответственный исполнитель: Лунин Б.С.
- Участники НИР: Бенько Е.М., Гопин А.В., Долгова В.К., Мазина С.Е., Пауль М.Э., Саранцев А.В., Северин А.В., Шаламова Е.А.
- Подразделение: Химический факультет
- Срок исполнения: 1 января 2018 г. - 31 декабря 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 18-08-01197 А
- Номер ЦИТИС: АААА-А18-118021690101-4
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Функциональные материалы, наноматериалы и технологии
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Биомедицинские и ветеринарные технологии
-
Ключевые слова:
наноносители радионуклидов, адсорбенты, ультразвук, ионизирующее излучение
ultrasound, radionuclide nano-carriers, adsorbents, ionizing radiation -
Описание:
Фундаментальной научной проблемой, на решение которой направлен данный проект, является разработка физико-химических и биофизических основ создания материалов для радионуклидной и лучевой терапии злокачественных опухолей в комбинации с ультразвуковым воздействием. Комбинированное применение этих методов впервые предложено авторами проекта и является новым перспективным направлением. Перспективность его определяется взаимным дополнением терапевтических факторов двух способов лечения, совмещение которых, при оптимально подобранных материалах и режимах, может привести к синергичному терапевтическому эффекту. Основными задачами, связанными с выполнением темы проекта, являются: разработка методик синтеза материалов носителей радионуклидов (Ra-223, Ac-225, Bi-213, Pb-211) на основе гидроксиапатита, карбоната кальция и кремния; исследование влияния ионизирующего излучения на активность и пороги кавитации в биологических средах; экспериментальное исследование эффектов комбинированного действия ультразвука и ионизирующего излучения на моделях трёх уровней – физико-химическом, in vitro и in vivo. В качестве объектов исследования выбраны ферменты, мембранные структуры, клетки. Для синтеза материалов будут использованы, разрабатываемые авторами, ферментативный и ультразвуковой методы. Основные параметры исследуемых процессов будут определяться кинетическими методами. Полученные материалы будут охарактеризован комплексом методов физико-химического анализа (рентгенофазовый анализ, трансмиссионная и сканирующая электронная микроскопия, ИК-спектроскопия, жидкостная хроматографии). Результаты исследования составят физико-химическую и биофизическую базу для разработки оптимальных схем комбинированного применения радиофармпрепаратов и ультразвука в терапии онкологических заболеваний.
-
Abstract:
The fundamental scientific problem to be solved by this project is the development of physico-chemical and biophysical bases for the creation of materials for radionuclide and radiation therapy of malignant tumors in combination with ultrasound exposure. The combined application of these methods was first proposed by the authors of the project and is a new promising direction. Its prospects are determined by the mutual addition of therapeutic factors of two methods of treatment, the combination of which, with optimally selected materials and modes, can lead to a synergistic therapeutic effect. The main tasks associated with the implementation of the project are: development of methods for the synthesis of materials of carriers of radionuclides (Ra-223, Ac-225, Bi-213, Pb-211) based on hydroxyapatite, calcium carbonate and silicon; study of the effect of ionizing radiation on the activity and thresholds of cavitation in biological media; experimental study of the effects of combined action of ultrasound and ionizing radiation on models of three levels – physico-chemical, in vitro and in vivo. Enzymes, membrane structures and cells were chosen as objects of research. For the synthesis of materials will be used, developed by the authors, enzymatic and ultrasonic methods. The main parameters of the studied processes will be determined by kinetic methods. The obtained materials will be characterized by a set of physical and chemical analysis methods (x-ray phase analysis, transmission and scanning electron microscopy, IR spectroscopy, liquid chromatography). The results of the study will form the physico-chemical and biophysical basis for the development of optimal schemes of combined use of radiopharmaceuticals and ultrasound in the treatment of cancer
-
Планируемые результаты:
Будет разработана трёхуровневой модель экспериментального исследования комбинированного действия ионизирующего излучения и ультразвука на биообъекты. Будет начато исследование влияния ионизирующего излучения на кавитационную прочность биологических сред. На этом этапе будет исследовано влияние гамма излучения на среды, моделирующие биологические жидкости. Будут получены результаты сравнительной оценки эффективности раздельного и совместного действия ионизирующего излучения на иммобилизованные объекты, которые позволят оптимизировать параметры носителей и режимов комбинированного воздействия.
-
Научный задел:
В коллектив исполнителей проекта входят высококвалифицированные специалисты в области радиохимии, физической химии и биофизики ультразвука. Коллектив обладает всей необходимой приборной базой для проведения исследований по теме заявленного проекта. Исследование физико-химических особенностей синтеза гидроксиапатита в различных условиях проводится в лаборатории гетерогенных процессов кафедры радиохимии много лет. За это время была разработана технология синтеза продуктов медицинского и биохимического назначения на основе ГАП. Также разработана специальная методика синтеза гидроксиапатита с применением ультразвука, позволяющая в широких пределах (20-1000 нм) варьировать распределение кристаллов нГАП по размерам и изменять их морфологию. Разработан ферментативный способ синтеза ГАП, позволяющий варьировать пористость (2-300 нм), удельную поверхность (5-300 м2/г) и степень кристалличности получаемого материала. Коллектив исполнителей проекта имеет опыт и базу для работы с радионуклидами их синтезом и синтезом носителей и проведению экспериментов с животными, положительный опыт работы по ультразвуковой терапии онкологических заболеваний. Имеются все основания полагать, что коллектив обладает всем необходимым для проведения работ по заявленной теме.
-
Основные результаты:
Разработана трёхуровневой модель экспериментального исследования комбинированного действия ионизирующего излучения и ультразвука на биообъекты. Начато исследование влияния ионизирующего излучения на кавитационную прочность биологических сред. На этом этапе будет исследовано влияние гамма излучения на среды, моделирующие биологические жидкости. Получены результаты сравнительной оценки эффективности раздельного и совместного действия ионизирующего излучения на иммобилизованные объекты, которые позволят оптимизировать параметры носителей и режимов комбинированного воздействия
- Добавил в систему: Николаев Александр Львович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Разработка физико-химических и биофизических основ создания материалов для комбинированной радионуклидной и ультразвуковой терапии злокачественных опухолей |
| Результаты этапа: Разработана трёхуровневой модель экспериментального исследования комбинированного действия ионизирующего излучения и ультразвука на биообъекты. Начато исследование влияния ионизирующего излучения на кавитационную прочность биологических сред. На этом этапе будет исследовано влияние гамма излучения на среды, моделирующие биологические жидкости. Получены результаты сравнительной оценки эффективности раздельного и совместного действия ионизирующего излучения на иммобилизованные объекты, которые позволят оптимизировать параметры носителей и режимов комбинированного воздействия | ||
| 2 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Разработка физико-химических и биофизических основ создания материалов для комбинированной радионуклидной и ультразвуковой терапии злокачественных опухолей |
| Результаты этапа: 1. В качестве носителя радионуклидов в методе комбинированного действия ультразвука и ионизирующего излучения выбран гидроксиапатит, синтезированный ферментативным способом. 2. Его свойства охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, инфракрасной спектроскопии, спектроскопиии комбинационного рассеяния и электронной микроскопии. 3. Показана возможность управления морфологическими и структурными характеристиками образцов вариацией условий синтеза. 3. Впервые предложено использовать такой материал в качестве эмболизирующего агента в методе химиоэмболизациии сосудов опухоли. Для этой цели получен ряд минерализованных полимерных композитов с заданными структурными параметрами. 4. Для повышения точности оценки кавитационной эффективности величиной амплитудно - временного интеграла субгармоники за облучаемый период предложено использовать метод вариаций Аллана. Показано, что результаты такого подхода удовлетворительно коррелируют с величинами физико-химических эффектов кавитационного воздействия. | ||
| 3 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Разработка физико-химических и биофизических основ создания материалов для комбинированной радионуклидной и ультразвуковой терапии злокачественных опухолей |
| Результаты этапа: Установлено, что щелочная фосфатаза необратимо адсорбируется на гидроксиапатите при рН 7, что сопровождается существенным снижением её удельной активности (в 3-5раз). Выявлено влияние иммобилизации модельных биологических объектов на величину отклика на комбинированное ультразвуковое и ионизирующее воздействие. Показано, что иммобилизация фермента повышает её устойчивость к ультразвуковому и ионизирующему излучениям в разной степени. Оценена термолабильность щелочной фосфатазы при комбинированном воздействии ИИ и УЗ. Показано, что термолабильность щелочной фосфатазы, в результате воздействия ИИ и УЗ, также изменяется в разной степени и также как и иммобилизация является биологически значимым откликом для построения комбинированных схем терапии Определены диффузионные параметры модельных радионуклидов в гелевых средах и их изменение в результате комбинированного воздействия ионизирующего излучения и ультразвука. Отработана новая методика оценки кавитационной прочности среды по амплитудно-частотному интегралу полугармоники. Показано, что снижение квитационной прочности водных растворов в результате гамма излучения зависит от состава среды и большинстве случаев не является существенным. На бактериальных моделях установлено усиление супераддиттивного эффекта в присутствии соноосенсибилизатора терафтала. Исследована адсорбция модельных радиофармпрепаратов и альбумина на ферментативно синтезированном гидроксиапатите. Определены кинетические и термодинамические параметры адсорбции Оценена десорбция модельных радионуклидов, связанных с твердофазными носителями, в физико-химической обстановке их предполагаемого применения (рН, йонная сила, состав среды). Оптимизирована методика комбинированного действия УЗ и ИИ на микробиологические объекты. В спектр параметров оценки эффективности комбинированного действия ионизирующего излучения и ультразвука на биологические объекты включена процедура оценки динамики изменения функции распределения бактерий по размерам. Разработан алгоритм выбора оптимальных режимов комбинированного воздействия. По результатам анализа полученных результатов предложена методика проведения экспериментов in vivo. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".