Научные проекты

1. «Разработка наноразмерных препаратов для диагностики и лечения социально-значимых заболеваний»

Исполнители проекта: Николаев Б.П., Яковлева Л.Ю., Тагаева Р.Б., Фёдоров В.С., Агаджанян Н.А., Красавина Д.А.

Центральной задачей конструирования неинвазивных диагностических и терапевтических систем является получение стабильных наноразмерных частиц с мономодальным распределением и заданной химической структурой. Фундаментальная проблема состоит в осмысленном поддержании необходимого уровня дисперсности и стабильности в сложной композиционной коллоидной системе. Для исследования таких критически коллоидно-неустойчивых систем необходимы инструментальные физические методы, не нарушающие равновесие системы. Придание магнитных свойств векторным молекулам открывает ряд новых возможностей для направленной фокусировки целевых биомолекул в местах патологии, управляемого перемещения наноносителя методами магнитного фореза и неинвазивного мониторинга методом магнитно-резонансной томографии (МРТ). Ковалентное присоединение биолигандов к магнитному носителю в составе единой гибридной формы позволяет реализовывать сепарацию моно и поликлональных антител из культуральных биологических жидкостей, конструировать новые типы чувствительных биосенсорных элементов. Принципиальная возможность получения гибридных иммуномагнитных форм препарата позволяет сочетать в единой лекарственной форме биологически активный агент различной природы (антитела, рДНК, РНК и т.п.) и диагностический реперный продукт, который наблюдается методами томографической съемки, флуоресцентно-оптического эндогенного детектирования и направленной магнитной фокусировки в орган-мишень.

Отдельный интерес представляет возможность применения суперпарамагнитных частиц оксида железа (SPIONs), которые в силу своих уникальных физико-химических свойств могут применяться для диагностики (МРТ) и терапии различных патологических состояний. Ранее проведённые исследования показали, что декорирование поверхности наночастиц биолигандами (например, антитела, пептиды) существенно повышает мишенные свойства частиц. Так применение моноклональных антител cmHsp70.1 к белку теплового шока Hsp70, представленному на мембране раковых клеток, приводило к аккумуляции магнитных конъюгатов в ткани опухоли и её контрастному усилению при высокопольной МР томографии. Дополнительное присоединение к наночастице терапевтических препаратов (например, проапоптотического белка гранзима В), в свою очередь, позволяло добиться заметного противоопухолевого эффекта в доклинических моделях опухолей головного мозга, рака лёгкого, меланомы, колоректального рака.

В текущие задачи входят синтез нанодисперных материалов и на их основе гибридных иммунотерапевтических препаратов, структурный анализ нанодисперсных форм препартов, доклинические исследования биологической активности нанодисперсных материалов.

Для решения этих задач проводится:

1. Изучение медико-биологических механизмов воздействия на организм человека наноразмерного фактора дисперсных сред при их парентеральном, пероральном и ингаляционном введении;

2. Разработка способов усиления лекарственного действия препаратов в новых лекарственных формах, имеющих наноструктурную организацию;

3. Использование наночастиц для направленной доставки в клетки-мишени организма;

4. Изучение нанотоксичности и факторов реактивности организма на наночастицы природного и антропогенного происхождения;

5. Разработка методов терагностики онкологических заболеваний человека на основе использования наноструктурированных материалов.

Объектами исследования являются:

• гибридные иммунотерапевтические суперпарамагнитные препараты наночастиц дисперсной структуры конъюгированные с рекомбинантным белком теплового шока (Hsp70), антагониста интерлейкина 1 (IL-1Ra), сериновой протеазы гранзима В (Granzyme B), гамма-интерферона (IFNγ);
• магнитные конъюгаты на основе окислов и чистых металлов Fe, Co, Ni и рецепторных биолигандов для целей визуализации томографических изображений, направленной магнитной фокусировки противораковых препаратов в области канцерогенеза тканей, местного лечения наружных поражений кожи;
• наноразмерные препараты золота и их конъюгаты с различными биолигандами (включая, моноклональные антитела, пептиды и т.п.) для тераностики новообразований.

Предшествующие достижения сотрудников коллектива

• Синтезированы кандидатные конъюгаты негативного контрастирующего действия суперпарамагнитных наночастиц оксида железа с аллофероном, интерфероном альфа 2в, эпидермальным фактором роста (EFR-SPIONs), белком теплового шока Hsp70 (Hsp70-SPIONs) и рецепторным антагонистом интерлейкина 1 бета.
• Синтезированы наносферические частицы хитозана в качестве носителя антибиотиков для интраназальной и пероральной аппликации.

Перспективные проекты:

1. Разработка магнитоуправляемого способа доставки и удержания противовоспалительных лекарственных средств цитокинового ряда при лечении артроза суставов.

2. Разработка пероральной лекарственной формы для контролируемой доставки радиозащитных белков для лечения последствий ионизирующего облучения.

3. Разработка способов рецептурного усиления иммунотерапевтического действия вакцинных препаратов с помощью нано и микронизированных структур хитозана.

4. Разработка лекарственных препаратов на основе рекомбинантных белков, обладающих противоопухолевой и противовоспалительной активностью, конъюгированных с суперпарамагнитными частицами, для диагностики и лечения онкологических и аутоиммунных заболеваний

2. «Разработка биоактивных нанопокрытий для повышения интегративных свойств имплантатов»

Внутрикостное протезирование с применением материала пористого титана Ti-6Al-4V является одним из перспективных направлений в современной реконструктивной хирургии. Сотрудниками группы в тесном сотрудничестве с проф. М. Питкиным (Тафтский Университет, г. Бостон, США) и проф. О.В. Галибиным (Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова, г. Санкт-Петербург, Россия) были разработаны и апробированы в серии доклинических исслдеований уникальные титановые конструкции для протезирования нижних конечностей. Последующее наноструктурирование поверхности имплантата позволит повысить биоинтегративные свойства конструкций.

Перспективные проекты:

1.) Оценка влияния наноструктурированного серебряного покрытия на биоинтегративные и антимикробные свойства имплантатов;

2.) Доклинические исследования кожно-костного интегрированного пилона (skin-and-bone-intergrated pylon, SBIP) с глубокой пористостью для экзопротезирования конечностей.

Исполнители проекта: Николаев Б.П., Яковлева Л.Ю.