Сибирские ученые разработали частицы "наножелеза", способные доставлять лекарства в органы и ткани тела человека и лечить анемию. От нее страдает около 40% людей в мире. Современные препараты для повышения гемоглобина зачастуюплохо усваиваются и вызывают побочные эффекты, например аллергию, поясняют специалисты. Новое же лекарство будет более доступным ввиду природного происхождения: изучены частицы - продукты жизнедеятельности бактерий. Сейчас ученые исследуют, можно ли использовать препарат в терапии железодефицита у сельскохозяйственных животных.

Вылечить малокровие

Ученые Сибирского федерального университета и Федерального исследовательского центра КНЦ СО РАН изучили свойства магнитных наночастиц ферргидрита (минерал оксигидроксида железа) и их воздействие на клетки крови человека. В перспективе они могут служить для адресной доставки лекарств в пораженные органы и ткани человеческого тела, а также для лечения анемии (или малокровия, уменьшения количества эритроцитов и гемоглобина в крови).

Частицы «наножелеза» получили в лабораторных условиях благодаря особой бактериальной культуре, рассказала «Известиям» соавтор исследования, профессор кафедры биофизики и кафедры медико-биологических основ физической культуры и оздоровительных технологий СФУ Оксана Коленчукова.

— Наночастицы ферргидрита привлекательны ввиду их биогенного (природного) происхождения. Это продукты жизнедеятельности бактерий Klebsiella oxytoca, — пояснила специалист. — Они обладают магнитным свойствами, поэтому нам стало интересно, смогут ли они решать задачи, связанные с медициной, — например, доставлять в больной орган лекарства, если их туда направит магнит.

исследование 

Фото: РИА Новости/Константин Михальчевский

Наночастицы ферргидрита в различных концентрациях поместили в живые клетки, выделенные из крови 29 условно здоровых доноров. Затем изучили функциональную активность этих клеток: фагоцитов, нейтрофилов, моноцитов и эозинофилов, как в обычном состоянии, так и в «нагруженном» наночастицами.

— Представьте различные сосуды, в один из которых вы добавили, скажем, щепотку соли, в другой — чайную ложку, в третий — столовую и так далее. Мы изучали состояние клеток крови «без всего», а затем — с «насыщением» в виде частиц ферргидрита в разной концентрации. Причем фиксировали состояние клеток как моментально, сразу после добавления наночастиц, так и отсрочено, — сообщила Оксана Коленчкова.​​

Для животных и людей

В результате эксперимента ученые выяснили, что в определенных концентрациях наночастицы ферргидрита подавляют нормальное функционирование клеток крови, а в каких-то, напротив, его стимулируют. Специалисты считают, что свойство к стимуляции нормального кроветворения можно использовать для лечения железодефицитной анемии. Однако прежде чем создавать такое лекарство, необходимо испытать его на животных. Как подчеркивают разработчики, вполне вероятно, что в процессе исследований получится создать и отдельный ветеринарный препарат для терапии малокровия у животных.

— Такие эксперименты уже проводятся, ведь от анемий различного происхождения страдают не только люди. Эта проблема затрагивает также домашнюю птицу, крупный рогатый скот. И ее решение может улучшить производительность животноводческих комплексов и фермерских хозяйств, — отметила Оксана Коленчукова.​

инъекция 

Фото: ТАСС/URA.RU/Вадим Ахметов

Еще одно вероятное применение изученных наночастиц — это сделать их «курьерами», доставляющими сильнодействующие лекарства адресно в пострадавший (например, от опухоли или травмы) орган, минуя здоровые органы и ткани человека и не раздражая желудочно-кишечный тракт. Предполагается, что препарат с «наножелезом» будут вводить пациенту инъекционно. Затем лекарство направят в нужную локацию с помощью магнита.

Биологические мини-фабрики

Анемия — нетяжелое заболевание, однако в той или иной мере им страдает около 40% людей на Земле. При этом она может быть причиной других патологий, например, ишемической болезни сердца, сообщил «Известиям» начальник Научно-исследовательской лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств ЮУрГУ Владимир Потемкин.

— Поскольку всегда важно устранять причину, а не следствие, лечение анемии до сих пор актуально. Существующие сегодня методики лечения анемии применяются давно, однако они не демонстрируют высокой эффективности. Поэтому необходимо искать новые способы лечения этой болезни. Использование наночастиц — один из вариантов, — считает специалист.

Возможность лечения железодефицитной анемии с помощью нанотехнологий путем прямой доставки исходных компонентов к месту образования гемоглобина выглядит многообещающе, сказал в разговоре с «Известиями» профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ТПУ) Константин Бразовский. Дело в том, что во многих случаях малокровие возникает не только как следствие недостаточного содержания железа в пище, но из-за нарушения процессов формирования внутреннего депо трехвалентного железа.

наука 

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Кристина Кормилицына

— Эти биохимические процессы чрезвычайно сложны и многостадийны. Коррекция подобных состояний требует продолжительного времени и тщательного подбора схемы лечения, — пояснил профессор. — Представленная разработка при условии доказательства безопасности и эффективности созданных биогенных наночастиц ферргидрита может открыть новую страницу в лечении широкого спектра железодефицитных состояний, обусловленных нарушениями обмена железа в организме.

Кроме того, синтез наночастиц с помощью бактерий, выступающих своего рода «биологическими мини-фабриками», — один из ярких современных трендов, который укладывается в концепцию «зеленых технологий», уверена доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» (вуза — участника проекта повышения конкурентоспособности образования «5-100») Юлия Спивак.

— Проблема анемии остается актуальной, и разработка биодоступных форм железа с высоким процентом усвоения организмом является чрезвычайно востребованной тематикой, — рассказала Юлия Спивак. — Однако остается открытым вопрос «утилизации» и путей выведения таких наночастиц из организма.​​

Понять это, а также изучить, насколько частицы биосовместимы и нетоксичны, ученым СФУ еще предстоит во время доклинических и клинических испытаний препарата.

Автор: ​Мария Недюк.

Похожие новости

  • 12/02/2021

    Международный день женщин и девочек в науке: КНЦ СО РАН

    ​​11 февраля провозглашен Международным днем женщин и девочек в науке. Как отмечается на сайте ООН, наука и гендерное равенство являются неотъемлемыми элементами достижения целей развития, изложенных в Повестке дня устойчивого развития до 2030 года.
    554
  • 03/12/2020

    Красноярские ученые нашли рецепт раствора с небывалой концентрацией наночастиц серебра

    ​​Красноярские ученые впервые в мире создали раствор с сверхвысоким содержанием наночастиц серебра. Концентрация драгоценного металла в нем в 25 раз больше, чем в известных на сегодня смесях. Эта технология позволит создавать чернила для трехмерной печати, антимикробные средства и наножидкости, а также откроет путь к новым материалам и технологиям.
    523
  • 16/02/2021

    Ученые Красноярского научного центра стали победителями конкурса РНФ по поддержке исследований на базе существующей научной инфраструктуры

    Два проекта ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» стали победителями конкурса Российского научного фонда по поддержке исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня.
    360
  • 08/04/2021

    Ученые Красноярского научного центра СО РАН расскажут школьникам про профессии будущего и первые шаги в науку

    Краевой фонд науки подвел итоги конкурса по организации проведения мероприятий по профессиональной ориентации молодежи. Два проекта ученых КНЦ СО РАН, нацеленных на привлечение школьников в науку, получили поддержку фонда.
    277
  • 26/11/2020

    Эксперты помогают бороться с браконьерством сибирского осетра

    ​​Эксперты-ихтиологи Красноярского ЦСМ Росстандарта и ученые-биологи Сибирского федерального университета (СФУ) и Института биофизики СО РАН для проведения судебных ихтиологических экспертиз применяют в своей практике методики, позволяющие определить видовую принадлежность рыбы и установить ее среду обитания до вылова.
    457
  • 14/12/2020

    Водные растения подтвердили снижение содержания искусственных радионуклидов в воде Енисея

    ​​Красноярские ученые оценили скорость исчезновения искусственных радиоактивных изотопов из растительности реки Енисей. За последние 15 лет содержание большей части техногенных радионуклидов снизилось, и они не обнаруживаются в водных растениях Енисея.
    436
  • 29/12/2020

    Более 200 миллионов человек узнали об исследованиях ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

    В 2020 году новости об исследованиях ученых Красноярского научного центра СО РАН увидели более 200 миллионов человек. Самыми заметными в СМИ научными результатами стали новая гипотеза о природе Тунгусского метеорита, создание теста на клещевой энцефалит на основе светящейся бактерии и обнаружение тепловых аномалий в мерзлоте после пожаров на севере Красноярского края.
    1053
  • 20/11/2020

    Красноярские ученые рассказали как и зачем использовать в науке биолюминесценцию живых организмов

    ​Биолюминесценция – способность живых организмов излучать свет, самостоятельно или в симбиозе с другими организмами. Это невероятно красивый процесс. Ученые из разных уголков мира пытаются понять его механизм, химическое действие, зачем он нужен живым организмам, и главное – как можно использовать этот свет на службу человечеству.
    725
  • 26/10/2020

    Изучен комплекс лактатдегидрогеназы с оксидом железа

    ​Учёные исследовали свойства соединения фермента лактатдегидрогеназы с наночастицами оксидов металлов. Оказалось, что добавление металла делает белок устойчивее к повышенной температуре. Эти результаты важны для решения широкого спектра биохимических, биологических, фармакологических или клинических задач.
    407
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    923