Ученые ЮФУ разработали наночастицы для борьбы с раком с помощью света и рентгена

Специалисты Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Южного федерального университета (ЮФУ) получили уникальные наночастицы на основе фторида кальция, допированные европием (CaF₂:Eu), которые могут открыть новые возможности в терапии онкологических заболеваний.

Сегодня в медицине уже применяется фотодинамическая терапия (ФДТ) — метод, при котором специальное вещество (фотосенсибилизатор) под действием света вырабатывает активные формы кислорода, уничтожающие мутировавшие клетки, в том числе раковые. Фотосенсибилизаторы активно применяются для лечения кожных заболеваний, таких как псориаз, различные бактериальные инфекции и даже рак кожи. Но у этого подхода есть серьезное ограничение: обычный свет не может проникнуть глубоко в ткани, поэтому ФДТ используют только для верхних слоев кожи. Рентгеновские люминофоры, такие как (CaF₂:Eu), решают данную проблему — они преобразуют рентгеновское излучение, которое легко проходит сквозь ткани, в видимый свет прямо внутри организма. Это открывает путь к лечению глубоко расположенных опухолей без тяжелых побочных эффектов.

Новые частицы обладают необычным свойством: при облучении рентгеном они излучают свет в видимом диапазоне — синего или оранжевого цвета. Это свечение можно «настраивать» еще на этапе синтеза, меняя условия их получения.

«Особенность этих наночастиц в том, что они могут излучать свет разной длины волны в зависимости от степени окисления европия. Если в материале преобладает Eu²⁺, свечение будет синим, а если Eu³⁺ — оранжевым. Это важно, потому что разные фотосенсибилизаторы реагируют на свет разного длины волны. Изменяя условия реакции, можно влиять на условия формирования дефектов, что в свою очередь, влияет на соотношение Eu²⁺: Eu³⁺ в материале и позволяет создавать частицы, подходящие для конкретных медицинских задач», — рассказала одна из участников исследования, заведующая международной исследовательской лаборатории функциональных материалов Елизавета Муханова.

По словам ученых, когда такие наночастицы попадают в опухоль, при облучении рентгеном они начинают светиться, активируя фотосенсибилизатор. Тот, в свою очередь, запускает химическую реакцию с образованием активные формы кислорода, который убивает раковые клетки. Преимущество CaF₂:Eu с разными степенями окисления европия перед другими материалами — в универсальности: благодаря широкому диапазону излучения его можно комбинировать с разными фотосенсибилизаторами, что делает лечение более гибким и персонализированным.

Авторы отмечают, что до практического применения новых наночастиц в клинике еще далеко, но потенциал разработки очень высок.

Исследование поддержано Минобрнауки России по программе «Приоритет-2030».