Зольные отходы угольной энергетики могут стать материалом для терапии онкологических заболеваний

Красноярские ученые разработали микросферы, которые могут применяться для радиационной терапии онкологических заболеваний печени. Основой для них стали полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) из летучих зол, получаемые в результате сжигания угля. Результаты исследования опубликованы в Журнале Сибирского федерального университета. Химия и журнале Materials.

Поиск способов диагностики и терапии злокачественных опухолей является одной из наиболее актуальных проблем медицины. Большие перспективы в этой области имеет адресная доставка радионуклидов к опухоли и, в частности, терапия, основанная на введении микросфер, содержащих радионуклидный препарат, в сосуды, питающие новообразование. Сейчас для этого применяются наноструктурированные стеклянные микросферы на основе иттрия-90, которые, однако, имеют высокую стоимость.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» получили алюмосиликатные микросферы на основе ценосфер с изотопом лютеция-176. Низкая токсичность ценосфер делает возможным их применение в биохимии и медицине. Эти материалы можно будет использовать в качестве предшественника микроисточника бета-излучения для проведения брахитерапии – метода лечения рака печени за счет радиоактивного облучения. Это позволит снизить стоимость микросфер, поскольку полые алюмосиликатные микросферы выделяются из летучих зол, получаемых в результате сжигания угля.

Исследователи предложили оригинальную методику для включения ионов лютеция в алюмосиликатный материал ценосфер. Новый подход состоит из нескольких этапов. Первый – химическая модификация ценосфер путем превращения алюмосиликатного стекла в цеолиты. Второй – концентрирование стабильного изотопа лютеция-176 за счет ионного обмена в пористой структуре цеолита. Последний, третий этап – термическое воздействие и превращение лютеция в малорастворимые формы. В результате получаются алюмосиликатные стеклокомпозитные микросферы с внедренной малорастворимой формой лютеция-176. Радиоактивными они становятся после облучения в ядерном реакторе непосредственно перед проведением радиотерапии.

Ученые также определили скорость выщелачивания лютеция. В медицине этот показатель используется для изучения взаимодействия лекарственных препаратов с тканями организма, а также для оценки токсичности материалов. Эксперименты проводились в растворе хлорида натрия, имитирующем состав крови. Полученные учеными микросферы характеризовались низкой скоростью выхода лютеция, что говорит о безопасности полученных материалов для использования в терапии.

Екатерина Анатольевна Кутихина.

«Нами были получены микросферы с внедренным лютецием-176 в качестве предшественника микросферического источника бета-излучения. Их можно применять для селективной радиационной терапии раковых опухолей печени. Полученные частицы нетоксичны и безопасны, поскольку изотоп лютеция располагается в глубоких слоях оболочки микросфер и, соответственно, отсутствует его прямой контакт с живыми тканями. Актуальной задачей дальнейшего исследования является получение микросфер с оптимальными физическими параметрами, например, размером 20–40 микрометров, эффективной плотностью 1,1–1,2 г/см³ и минимальным содержанием нежелательных примесей», – рассказала научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат химических наук Екатерина Анатольевна Кутихина.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 22–23–20093) и Красноярского краевого фонда науки. Руководитель проекта – ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН доктор химических наук Татьяна Александровна Верещагина.

Источник: Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН.