Сотрудники Красноярского научного центра СО РАН разработали микросферы, которые могут применяться для радиационной терапии онкологических заболеваний печени. Основой для них стали полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) из летучих зол, получаемых в результате сжигания угля. Результаты исследования опубликованы в «Журнале Сибирского федерального университета. Химия» и журнале Materials.

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

Учёные 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.

РЭМ снимки исходных ценосфер (а), скола стенки ценосфер (b), глобулы (с) и сечения стенки (d) цеолитизированных микросфер; EDX спектр (e) участка цеолитного покрытия (f, e‑1)

Исследователи предложили оригинальную методику для включения ионов лютеция в алюмосиликатный материал ценосфер. Новый подход включает несколько этапов. Первый — химическая модификация ценосфер путем превращения алюмосиликатного стекла в цеолиты. Второй — концентрирование стабильного изотопа лютеция-176 путем 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 такие микросферы становятся после облучения в ядерном реакторе непосредственно перед проведением радиотерапии.

Учёные также определили скорость выщелачивания лютеция. В медицине скорость выщелачивания 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 микросферы характеризовались низкой скоростью выхода лютеция, что говорит о безопасности данных материалов для использования в медицине.

«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. Эти частицы нетоксичны и безопасны, поскольку изотоп лютеция располагается в глубоких слоях оболочки микросфер, соответственно, его прямой контакт с живыми тканями отсутствует. Актуальная задача дальнейшего исследования — 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 кандидат химических наук научный сотрудник Института химии и химической технологии (ИХХТ) СО РАН Екатерина Кутихина.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда и Красноярского краевого фонда науки. Руководитель проекта — Татьяна Верещагина, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

Источник: Служба научных коммуникаций ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН».