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 22-79-10285
НазваниеСтруктурная модификация апконвертирующих наночастиц для задач тераностики и антимикробной фотодинамической инактивации
РуководительОрехов Антон Сергеевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 07.2022 - 06.2025 |
Конкурс№71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-206 - Нано- и мембранные технологии
Ключевые словаНаночастицы, неорганические фториды, структура ядро-оболочка, фотосенсибилизаторы, цитотоксичность, композиты, гетероструктыры, апконверсия, фотодинамическая теропия, фотокализиз
Код ГРНТИ34.17.53
СтатусЗакрыт досрочно
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В настоящее время сформировалась концепция наномедицины, которая призвана осуществить переход к персонализированной терапии за счет внедрения агентов мультимодального действия. Однако, продвижение в этом направлении тормозится из-за отсутствия доступных функциональных материалов с контролируемыми параметрами и свойствами. Переход к сложно архитектурным наночастицам и создание гетероструктурированных наносистем позволяет объединять достоинства исходных наночастиц и фармацевтических препаратов для преодоления их индивидуальных ограничений в биомедицине. Эффективный тераностический комплекс на основе наночастиц должен быть биосовместимым, биоразлагаемым, невидимым для иммунной системы. Среди множества наночастиц, пригодных для применения, апконвертирующие наночастицы привлекают особое внимание исследователей благодаря своим уникальным оптическим характеристикам, а именно, возможности эффективной трансформации излучения из ИК в видимый и УФ диапазоны спектра. Они позволяют преодолеть ограничения, которые имеют другие флуоресцентные нанообъекты, в том числе такие, как фотовыцветание флуоресцентных материалов, потенциальная токсичность квантовых точек и нежелательная автофлуоресценция биологических тканей.
Данный проект направлен на разработку технологии создания новых гетероструктурированных апконвертирующих наносистем на основе редкоземельных фторидов с прогнозируемыми физико-химическими характеристиками и заданной функциональностью для задач тераностики и фотодинамической терапии. Пристальное внимание будет уделено как развитию прикладных аспектов, связанных с синтезом нового класса гетероструктурированных наночастиц и изучением их функциональных возможностей, так и формированию фундаментальных представлений о взаимосвязи механизмов структурной организации наночастиц типа «core/shell» (NaRF4@NaRF4, NaRF4@NaRF4@PVP, NaRF4@BiF3, NaRF4@BiF3@PVP, NaRF4@BiOF, NaRF4@BiOF@PVP, NaRF4@Ag, NaRF4@TiO2, NaRF4@Ag@PVP, NaRF4@TiO2@PVP, R=РЗЭ) и механизмов апконверсионного преобразований энергии.
Научная новизна проекта заключается в уникальных подходах получения гетероструктурированных наносисем с возможностью управления их свойствами за счет тонкой подстройки их химического состава, морфологии и кристаллической структуры.
Выполнение поставленных задач позволит охарактеризовать новый класс наноматериалов и создать на его основе наномедицинские препараты с управляемыми характеристиками для успешного перехода к персонализированной медицине.
Ожидаемые результаты
В последнее время активно развиваются методы и подходы к созданию многофункцональных наносистем, объединяющих в себе возможность диагностики и терапии одновременно. В качестве таких перспективных объектов рассматриваются апконвертирующие наночастицы, позволяющие разрабатывать новые инструментальные методики для in-vivo и in-vitro визуализации, создавать на их платформе нанопрепараты с мультимодальным воздействием, и обеспечивать прогнозирование терапевтического результата в реальном времени. Несмотря на большое количество исследований в этом направлении, внедрение нанокомплексов на основе апконвертирующих наночастиц в медицину ограничено сложностями в их массовом производстве, воспроизводимости синтеза с получением наночастиц с заданными структурно-морфологическими характеристиками и свойствами. В этой связи на данный момент стратегически важным является разработка и оптимизация синтеза фотолюминисцентных наночастиц как основы для дальнейшего усложнения их иерархического строения. Это и определяет значимость ожидаемых результатов в данном проекте:
-Будут разработаны подходы и проведена оптимизация методики воспроизводимого синтеза методом термолиза трифторацетатных прекурсоров. Для этого в качестве «core»-основы будет использована матрица NaRF4 (R=РЗЭ). Варьирование состава кристаллической «core» матрицы и допирующих ионов позволит тонко настраивать свойства и структуру исходных наночастиц.
-Будут разработаны подходы к созданию новых гетероструктурированных апконвертирующих наносистем на основе редкоземельных фторидов наночастиц сложных фторидов и оболочек: BiF3, BiOF, Ag, TiO2 и биосовместимых полимеров (PVP, PEG и др.). Это позволит синтезировать гетероструктурированные наносистемы с заданными параметрами для задач тераностики и фотодинамической терапии.
-Будет проведена оценка цитотоксичности синтезированных наносистем, а также проведены исследования взаимодействия полученных гетероструктурированных наносистем с клетками животных и человека (токсичность в экстракт- и контакт-тесте), их влияния на антимикробную активность. Будут использованы тест-культур Bacillus subtillis ATCC 6633, Bacillus coagulans 429, Staphylococcus aureus FDA 209P, Escherichia coli ATCC 25922 (при световой активации фотосенсибилизатора, подбор необходимых световых и концентрационных доз).
Для аттестации полученных многофункцональных наносистем будут созданы системы оптической визуализации для детектирования сигнала фотолюминесценции от синтезированных гетероструктурированных наносистем с использованием фантомов, имитирующих оптические свойства живой биоткани.
В случае успешной реализации проекта будет получен и охарактеризован новый класс гетероструктурированных фторидных наночастиц, перспективных для задач тераностики и фотодинамической терапии.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ