Применение функциональных кремниевых наноматериалов уже вышло за пределы микроэлектроники и доказывает свою значимость для биомедицинской диагностики и терапии. Использование наночастиц способствует повышению эффективности лазерных операций и лучевой терапии злокачественных новообразований. Результаты соответствующих исследований были представлены на заседании Научного совета РАН «Биомедицинская физика и инженерия» под председательством вице-президента РАН академика Владислава Панченко. Заседание прошло в здании Президиума Российской академии наук 29 июня 2026 года.
Заведующая лабораторией физических методов биосенсорики и нанотераностики, ведущий научный сотрудник кафедры медицинской физики физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Любовь Осминкина представила возможности применения функциональных кремниевых наноматериалов для биомедицинской диагностики и терапии. В лаборатории разработан комплекс технологий получения и физико-химической модификации кремниевых материалов с управляемыми структурными, оптическими и функциональными свойствами.
«Почему мы предлагаем материал именно на основе кремния? Потому что кремний является вторым по распространённости элементом в земной коре после кислорода, то есть недостатка в этом материале нет. Он является основой современной полупроводниковой электроники. Материал отличается биосовместимостью, то есть дружественен клеткам нашего организма, и подходит для создания функциональных наноструктур. Таким образом, развитие современных технологий микро- и наноэлектроники создало технологическую основу для использования кремния в качестве функционального материала, а также для его трансляции в биомедицину», — объяснила Ольга Осминкина.
По её словам, в ходе исследования были созданы гибридные материалы на основе кремния и золота, сочетающие возможности молекулярной диагностики, оптической визуализации, мониторинга поведения наночастиц в биологических системах и усиления терапевтического воздействия. Продемонстрирована возможность применения функциональных кремниевых наноматериалов для повышения эффективности ультразвуковой, фототермической и лучевой терапии.
«Полученные результаты демонстрируют высокий потенциал кремниевых наноматериалов как универсальной платформы для молекулярной диагностики, адресной доставки лекарственных и радиофармацевтических препаратов и повышения эффективности современных методов противоопухолевой терапии», — резюмировала Ольга Осминкина.
Тему повышения эффективности лучевой терапии злокачественных новообразований с применением наночастиц с высоким атомным номером продолжил Владимир Морозов (Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН). В научный коллектив, проводивший исследования, вошли сотрудники ИБХФ РАН, ИФХЭ РАН, химического и физического факультетов МГУ, а также МГМУ им. И.М. Сеченова и ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России.
Лучевая терапия представляет собой один из классических методов лечения онкологических заболеваний. До 30-50 % онкобольных пациентов в мире проходят в ходе лечения сеансы лучевой терапии или нуждаются в её использовании. При этом лучевая терапия имеет свои ограничения: это дозовая нагрузка на здоровые ткани и «радиорезистентность» некоторых видов опухолевых тканей. Добиться сокращения дозовой нагрузки на пациента и повышения эффективности облучения можно разными методами, и одним из них является использованию радиосенсибилизаторов и радиопротекторов. На аналогичном принципе основано использование наночастиц с высоким атомным номером для терапии.
«Чем интересны именно наночастицы? Без воздействия ионизирующего излучения наночастицы слабо токсичны. Они способны проникать через сложный каскад биологических барьеров (эпителий, эндотелий, клеточные мембраны, ядерные мембраны и пр.). Широкие возможности варьирования параметров наночастиц принципиально позволяют влиять на их таргетное накопление в опухоли. Величина эффекта радиосенсибилизации наночастиц намного превышает таковую для молекулярных агентов», — отметил Валерий Морозов.
О применении наночастиц и просветляющих агентов для повышения эффективности лазерных операций рассказала Ольга Баум, ведущий научный сотрудник лаборатории биофотоники Института фотонных технологий ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».
Институт фотонных технологий на протяжении нескольких десятилетий развивает прикладные лазерные исследования для медицины. Достигнуты успехи в оториноларингологии — коррекция формы хрящей, восстановление гортани при её стенозе, в спинальной хирургии — лечение заболеваний позвоночника, в ортопедии — лечение суставов, в офтальмологии — лечение глаукомы, изменение рефракции и лечение вторичной катаракты. Во всех этих операциях могут помогать биофункциональные наночастицы и просветляющие добавки для увеличения эффективности лазерного воздействия.
«Актуальность этих исследований обусловлена тем, что желаемые эффекты достигаются в достаточно узком диапазоне параметров лазерного воздействия. Есть некие терапевтические окна, в которых мы достигаем желаемый результат. При этом, если мы ниже терапевтического окна, мы получаем неэффективное воздействие. Чтобы найти эти терапевтические окна для нашего лазерного воздействия, мы применяем различные методы. — рассказала Ольга Баум. — Многие экспериментальные методы, развитые в нашем институте, позволяют смотреть, что же происходит при введении наночастиц и просветляющих добавок в биологическую ткань и что происходит при облучении различными лазерными режимами».
В качестве примера она привела процесс моделирования и лазерного лечения заболеваний суставного хряща. Поскольку подобными заболеваниями страдают более 70 % взрослого населения планеты, поиск новых подходов лечения травматических и особенно дегенеративных заболеваний суставов представляется актуальным. Использование наночастиц позволило снизить мощность лазерного облучения на 30 %, сохранив величину температуры и термонапряжений, сократив область воздействия до деградированной с сохранением эффекта регенерации. Это значит, что наночастицы могут применяться для селективного воздействия на повреждённые области хряща при снижении общей мощности и времени лазерного воздействия. Полученные результаты также указывают на возможность управлять тепловым эффектом за счёт подбора длины волны и концентрации активного просветляющего агента.
В завершение заседания заместитель председателя Научного совета академик РАН Игорь Решетов и начальник Управления научно-информационной деятельности РАН и взаимодействия с научно-образовательным сообществом Евгений Голубев рассказали об издательской деятельности совета, в частности о планах по подготовке к выпуску журнала «Биомедицинская физика и инженерия».