http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=b539d25c-2e79-43b3-8630-5785ae793fcc&print=1
© 2019 Российская академия наук

Российские учёные патентуют новое вещество для рентгена

14.06.2019



Нанокристаллический триоксид вольфрама способен заменить привычный барий в рентгеновских исследованиях, а также проявить себя в терапии раковых заболеваний. Статья об этом опубликована в «Journal of Nanomaterials».

Жаропрочный и тяжелый металл «для пушек и снарядов» – вольфрам – с развитием нанотехнологий буквально ворвался в мирную жизнь. Ему нашлось применение в микроэлектронике и оптоэлектронике, при создании солнечных элементов и светодиодов на квантовых точках, в производстве чистого водорода и метанола. Его используют в качестве фотокатализатора при очистке и обеззараживании сточных вод, а также при изготовлении синтетической нефти. Одной из наиболее перспективных областей применения 74-го элемента таблицы Д.И. Менделеева считается биомедицина. Благодаря физико-химическим свойствам вольфрама, в частности, эффективной поглощающей способности рентгеновского излучения, его соединения рассматривают как возможную основу для создания нового класса рентгеноконтрастных препаратов, в том числе для компьютерной томографии, которая сегодня становится незаменимым методом диагностики и исследования многих заболеваний.

Компьютерная томография (КТ) представляет собой метод визуализации внутренних органов пациента. По сути это реконструкция изображения внутренних органов на основании одномерных или двухмерных проекций, полученных при прохождении рентгеновского излучения через ткани, когда одновременно вокруг объекта вращаются источник рентгеновского излучения и расположенный напротив него детектор. Для получения качественных томограмм необходимо, чтобы в исследуемой зоне между органами была визуально различимая разница в ослаблении рентгеновского излучения.

Чтобы добиться такой разницы, и соответственно на снимках лучше дифференцировать органы друг от друга, а также нормальные и патологические структуры, используются различные методики усиления, обычно с применением рентгеноконтрастных веществ – определенных химических элементов, которые каким-либо образом вводят пациенту в виде растворов. Наукой доказано, что наибольший эффект ослабления излучения достигается при использовании химических элементов с большой массой атома. Тяжелых элементов в таблице Менделеева достаточно много, тем не менее их выбор резко сужается, если учитывать 5 основных критериев их возможного клинического использования в КТ: эффективная рентгеноконтрастность; селективное распределение; отсутствие фармакологического и / или токсикологического эффекта; стабильность in vitro и in vivo; стоимость и доступность.

В настоящее время к этой роли удалось приспособить только два элемента: йод и барий. Первый в составе определённого раствора пациенту вводят внутривенно, второй дают выпить – это примерно полстакана мутной взвеси консистенции сметаны. Но у этих препаратов есть недостатки. Чтобы получить контрастный рентгеновский снимок исследуемого органа, человеку необходимо каким-либо образом поглотить относительно большое количество растворов этих соединений, что, увы, является весьма сомнительным удовольствием. Йод ещё нередко вызывает нежелательные побочные эффекты.

Учёные из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в ходе исследований пришли к выводу, что вольфрам имеет все шансы заменить и йод, и барий в рентегнографии. Они показали биобезопасность наночастиц вольфрама для клеток человека даже в высоких концентрациях, а также разработали схему синтеза высоко закристаллизованных наночастиц триоксида вольфрама, которые могут лечь в основу создания нового рентгеноконтрастного вещества. Кроме того, в процессе работы с нанокристаллическим триоксидом вольфрама выяснилось, что это соединение имеет и ряд других полезных свойств, которые можно использовать в разных областях медицины.

«Ранее мы синтезировали и исследовали фотохромные наночастицы оксида вольфрама, которые обладают ярко выраженной бактерицидной активностью в отношении граммположительных и граммотрицательных бактерий, а также селективной фотокаталитической активностью в отношении раковых клеток, что в перспективе может быть использовано в фотодинамической терапии онкологических заболеваний, - комментирует один из авторов исследования, научный сотрудник ИТЭБ РАН Антон Попов. - Таким образом, наша команда работает в двух направлениях: разработке рентгеноконтрастного вещества и созданию нового класса фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии рака. Нами уже получен Патент РФ на схему синтеза».

(Иванов В.К., Баранчиков А.Е., Попов А.Л., Шекунова Т.О., Ёров Х.Э., Япрынцев А.Д., Рудаковская П.Г., Гайтко О.М. Иванова О.С. Способ получения беспримесных водных коллоидных растворов кристаллических наночастиц триоксида вольфрама. Патент РФ на ИЗ №2688755 по заявке № 2017106592. Приоритет от 28.02.2017, дата регистрации 22.05.2019, опубликовано 22.05.2019, Бюл. №15. )

(jpg, 163 Kб)

На фотографии: научный сотрудник ИТЭБ РАН, к.б.н. Антон Попов.
Фото пресс-службы ИТЭБ РАН.

Материал подготовила:
Наталья Быкова
Пресс-служба ИТЭБ РАН,
iteb-press@yandex.ru,
Пресс-релизы ИТЭБ РАН:
http://web.iteb.ru/press-release.htm