Ученые химического факультета Томского государственного университета разрабатывают четыре типа новых материалов для лечения различных патологий – от сердечно-сосудистых заболеваний, требующих установки имплантов, например, замены сосудов и клапанов, до борьбы со злокачественными опухолями и лечения тяжелых ожогов. Исследования реализуются при поддержке гранта Фонда научно-технологического развития Югры.
– В проекте будут использованы новейшие химические и физические подходы. Они позволяют создавать полимерные материалы с заданными функциональными свойствами и покрытия, способствующие ускорению регенерации тканей, – поясняет руководитель проекта, заведующая кафедрой природных соединений фармацевтической и медицинской химии, профессор ХФ ТГУ Ирина Курзина.
Одна из задач, решаемых в рамках нового проекта, – разработка микро- и наночастиц материала для использования в лечении злокачественных опухолей. Он создается на основе гидрогеля альгината натрия, «сшитого» двузарядными катионами (кальция, магния, меди, железа).
– Полимеры представляют собой длинные цепочки, которые в обычном виде хорошо растворяются в воде, хорошо набухают. Регулировать эти процессы можно за счет «сшивки» – добавления новых химических связей между цепочками, – объясняет Ирина Александровна. – Мы наполняем гидрогель противоопухолевыми агентами, такими как карбоплатин, паклитаксел. Они применяются при лечении злокачественной опухолей разной локализации, например, раке молочной железы, раке яичников и других органов. Наша задача сделать так, чтобы препараты были доставлены именно туда, где находится новообразование, и «работали» в нужном месте.
Направленное действие будет обеспечено за счет того, что карбоплатин и паклитаксел являются Ph-чувствительными препаратами. Они активно реагируют на кислоту. Онкологические заболевания всегда «стартуют» там, где длительное время было воспаление. В месте, где образовалась опухоль, традиционно присутствует кислая среда, поэтому препарат, циркулирующий в крови, будет выделяться именно там.
Второй блок проекта включает разработку материалов для регенеративной медицины, в частности, для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, требующих замены клапанов или сосудов.
– Приживаемость материалов, предназначенных для изготовления имплантов, химики обеспечат за счет биоподобных молекул гилауроновой кислоты и обработки поверхности полимеров плазмой, – говорит исполнитель проекта, научный сотрудник кафедры природных соединений фармацевтической и медицинской химии ХФ ТГУ Дарья Лыткина. – Биоподобные молекулы будут служить «обманкой» для иммунной системы организма, старающейся отторгнуть чужеродные компоненты, что чревато развитием тяжелых воспалений. Гилауроновая кислота на поверхности материала будет выдавать его за «родные» ткани пациента. Уже в этом году ученые проведут тестирование материала на клеточных культурах.
Упрощенная методика присоединения молекул гилауроновой кислоты будет использована и при создании другого типа материалов – скаффолдов на основе полилактида, полученных методом электроспиннинга. Эти материалы предназначены для изготовления многофункциональных повязок, которые обеспечивают заживление ожогов и других труднозаживающих ран. Поскольку гиалуроновая кислота участвует в таких важных процессах, как поддержание оптимального уровня влаги в коже, клеточной миграции и делении клеток, ее использование в повязках значительно ускорит процесс регенерации.
Четвертый тип материалов, создаваемых в рамках нового проекта, представляет собой наноконтейнеры на основе хитозана, сшитого отрицательно заряженными макромолекулами для адресной доставки микроРНК в клетки. Эти молекулы регулируют активность генов и всё активнее используются для создания противоопухолевых препаратов.
В новом проекте впервые будут представлены отечественные наноконтейнеры, полученные химиками ТГУ методом ионного гелеобразования. Этот тип биоматериалов будет способствовать контролируемому высвобождению микроРНК в зависимости от рН среды и повышению эффективности терапии, снижая риски развития побочных эффектов у пациента.