Разработка сотрудников ИНХ СО РАН позволит увеличить биосовместимость имплантов. Проблема отторжения инородного тела после эндопротезирования стоит достаточно остро. Особенно это актуально для онкопациентов с ослабленным иммунитетом. 

ГТРК Новосибирск, 17.09.2021


 

Иридий, как платина, серебро и золото ─ из благородных металлов. Их отличительная особенность ─ биологическая инертность. То есть организм их не отторгает. Новосибирские химики решили покрыть плёнкой благородных металлов импланты, чтобы улучшить их свойства.

«Мы предложили материал, который состоит из двух компонентов. Первый – толстое покрытие из благородного металла ─ платины или иридия. Они обладают высокой биосовместимостью. А за антибактериальные свойства будут отвечать наночастицы золота», ─ рассказывает старший научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Евгения Викулова.

Металлсодержащую жидкость учёные преобразовывают в твёрдое вещество, чтобы после превратить в «облако». Оно окутывает имплант и оседает на его поверхности. Это ─ метод химического осаждения газовой фазы. Температура реакции невелика ─ меньше 300 градусов, а значит невысоки и энергозатраты.

Покрытие из благородных металлов улучшает такую характеристику импланта, как биосовместимость. А для того, чтобы придать изделию антибактериальные свойства, на его поверхность осаждают наночастицы золота.

Проблема биосовместимости имплантов особенно остро стоит в онкохирургии. У пациентов они хуже приживаются, часто процесс сопровождают осложнения. Именно поэтому так важно совершенствовать изделия. Разработанное покрытие учёные проверили в экспериментах на живых клетках и карликовых свиньях.

Заведующий отделом Новосибирского научно-исследовательского института патологии кровообращения им. академика Е. Н. Мешалкина Александр Жеравин рассказывает:

«Проверили эксперименты на токсические свойства новых покрытий, группа благородных металлов показал себя неплохо. В настоящее время проводим имплантацию крупным животным. Чувствуют себя хорошо».

Объёмы эндопротезирования в регионе растут. Так что развитие подобных технологий практикующие хирурги только приветствуют.

«Если наши коллеги, которые занимаются материаловедением, смогут улучшить качество покрытия, это будет прорывом. Это важное и очень востребованное направление», ─ подчеркнул директор Новосибирского НИИТО им. Я. Л. Цивьяна Андрей Корыткин.

Задач, которые предстоит решить исследователям, не на один год: оценить безопасность, эффективность, воспроизводимость технологии. Её перспективность они уже доказали. Теперь важен интерес со стороны инвесторов.

 
Автор: Олеся Герасименко.

 

26 августа 2021, в четверг, в 11-00 в конференц-зале Института состоится доклад «Новая химия старых красителей: как введение фосфора в макроцикл позволило управлять свойствами молекул». Докладчик – чл.-к. РАН Горбунова Юлия Германовна (Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН).

Главное преимущество полученных новых соединений перед аналогами - их меньшая токсичность; исследование химиков ИНХ СО РАН поддержал Российский научный фонд. Комплекс представляет собой центральный атом - медь, вокруг которого расположены молекулы лигандов - молекулы тетразола и полипередина. 

ГТРК Новосибирск, 10.08.2021
Российский научный фонд, 10.08.2021
Новости Сибирской науки, 10.08.2021

 


Светло-изумрудный порошок в руках химика Юлии Ерёминой - потенциальный противоопухолевый препарат. Зелёный оттенок веществу задаёт медь. Именно она, считают учёные, может составить конкуренцию платине - самому распространённому металлу в составе современных препаратов для химиотерапии. Несовершенство последней - серьёзные побочные эффектны: комплексы с платиной убивают не только опухолевые, но и здоровые клетки. В сравнении с ней медь - щадящий для человека металл.

«Наша группа занимается получением комплексов меди, которые являются эндогенными металлами. «Металлами жизни». Они присутствуют в человеческом организме, поэтому, мы предполагаем, что данные соединения будут наносить меньший вред организму человека», - рассказывает младший научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Ксения Смирнова.

Соли меди работают в связке с так называемыми «органическими лигандами». По отдельности ни одно, ни другое вещество никак не вредит опухоли. Однако в «паре» - беспощадны к раковых клеткам.

«Есть предположения, что комплексы встраиваются в структуру ДНК опухолевой клетки. При этом это встраивание в структуру ДНК возможно за счёт органических лигандов, органических молекул. Разрушая структуру ДНК, они убивают клетку», - говорит старший научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Елизавета Лидер.

Исследования проводят на нескольких типах клеток - карцинома гортани, аденокарцинома молочной железы. Учёные продолжают экспериментировать и с составом комплекса - в поисках максимально эффективных соединений меди и лиганда. Один из вариантов оказался в 30 раз более токсичным для раковых клеток по сравнению с широко распространённым препаратом платины.

Сейчас исследования идут на культурах клеток. Но уже были проведены первые эксперименты с участием лабораторных мышей. Результаты достаточно обнадёживающие. Учёные доказали, что препарат не обладает общей токсичностью.

Комплексы меди, считают учёные, имеют хорошие терапевтические перспективы. Результаты исследований в рамках гранта Российского научного фонда новосибирские химики готовы представить уже через 2 года.

 
Автор: Олеся Герасименко.

 

Ученые из Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН исследуют материалы для сенсоров для детекции аммиака в выдыхаемом воздухе. В перспективе их можно будет использовать на спирометре для диагностики различных заболеваний по составу выдыхаемого воздуха, например заболевания почек.

"Наука в Сибири" 26 июля 2021

"Новости Сибирской науки" 26 июля 2021

На основе таких пленок можно будет сделать прибор, который бы детектировал аммиак по выдоху (Фото Марии Фёдоровой)

Спирография, или спирометрия — метод, при котором оценивается объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Обычно он применяется для того, чтобы врачи могли судить о серьезности легочных заболеваний или тяжести последствий перенесенной ОРВИ, но практически не используется для исследования газового состава выдыхаемого воздуха. Сотрудники ИНХ СО РАН придумали материал, который может служить индикатором наличия аммиака в выдыхаемом человеком воздухе. Аммиак — продукт обмена белков и аминокислот в человеческом организме. В нашей печени и почках аммиак превращается в мочевину, а затем выводится из организма. Правда, иногда случается так, что нормальный уровень аммиака оказывается превышен. Это может сигнализировать о почечной недостаточности.

На данный момент в России нет приборов для обнаружения аммиака в составе выдыхаемого воздуха в диагностических целях. Существуют только лабораторные анализы на наличие вещества в крови пациента для выявления заболеваний печени (гепатит, цирроз).

«Мы исследуем активные слои сенсоров на основе пленок фталоцианинов металлов, которые относятся к классу комплексных металлорганических соединений. Сенсоры на основе данных веществ обладают множеством преимуществ: они проявляют обратимый сенсорный отклик при комнатной температуре, могут быть получены как осаждением из газовой фазы, так и растворными методами, а еще термически и химически стабильны. Важно также и то, что структуру фталоцианинов можно широко варьировать путем введения различных металлов-комплексообразователей и заместителей в ароматическом кольце, что позволяет оптимизировать и изменять их сенсорные свойства», — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории химии летучих координационных и металлорганических соединений Дарья Дмитриевна Клямер.

Фталоцианины металлов обладают полупроводниковыми свойствами. Измерение сенсорного отклика исследуемых пленок основано на изменении проводимости слоев при изменении состава газовой смеси.

«Мы осаждаем пленки фталоцианинов металлов на подложки со встречно-штыревыми электродами, помещаем их в измерительную ячейку и фиксируем изменение величины сопротивления/проводимости пленок при введении различных концентраций аммиака. Содержание аммиака в выдыхаемом воздухе более 1 ppm, помимо дисфункции печени, служит индикатором почечной недостаточности при нефритах, токсических поражениях почек. На данный момент наши соединения могут улавливать концентрации аммиака от 0,1 ppm, но в перспективе показатель может быть понижен», — дополняет научный сотрудник лаборатории кристаллохимии кандидат физико-математических наук Александр Сергеевич Сухих.

При взаимодействии пленки фталоцианина металла с газом-аналитом наблюдается заметное резкое изменение сопротивления, а после прекращения подачи аналита в измерительную ячейку сопротивление возвращается к исходному значению. То есть изменение проводимости пленок служит так называемым индикатором содержания аммиака в выдыхаемом воздухе человека. Материалы подходят как для количественного, так и для качественного анализа. Для последнего необходимо еще отработать методики измерения.

Исследователи также работают над определением других газов-биомаркеров заболеваний, например водорода и монооксида азота. Так, превышение количества водорода в выдыхаемом воздухе может свидетельствовать о нарушениях микрофлоры кишечника, непереносимости лактозы, а монооксида азота — о заболеваниях дыхательных путей, например астме. «В перспективе, конечно же, хотелось бы перейти к тестированию получаемых активных слоев для сенсорных устройств на реальных образцах выдыхаемого воздуха пациентов больниц», — подчеркивает Дарья Дмитриевна.

Исследования выполняются при поддержке Российского научного фонда (проект № 20-73-00080) и стипендии Президента РФ.