Российские специалисты на основе нитрида бора и серебра синтезировали наногибриды против рака и бактерий
Ученые НИТУ «МИСиС» вместе с коллегами из ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» и Университета Квинсленда (Брисбен, Австралия) разработали гибридные наноматериалы на основе нитрида бора и серебра, показав их эффективность в антираковой терапии, а также в качестве новых катализаторов и антибактериальных агентов
Результаты исследования опубликованы в «Beilstein Journal of Nanotechnology».
На смену этапу изучения отдельных наночастиц (фуллерены, нанотрубки) пришел этап исследования сочетаний различных материалов на наноуровне. При уменьшении материала до наноразмеров неожиданно проявляются новые физико-химические свойства вещества, меняется его электронная структура. Например, магнит при уменьшении размера до ста нанометров может перестать быть магнитом.
Кроме того, ученые заметили, что зачастую комбинации различных наноматериалов проявляют улучшенные или даже новые свойства по сравнению с индивидуальными частицами. Кроме того, для ряда применений необходим комплекс свойств, а наночастицы таким комплексом не обладают.
«Ученые лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» под руководством профессора д.ф-м.н Дмитрия Штанского в составе международного научного коллектива приняли участие в исследовании по изучению свойств гибридных наноматериалов, соединив нитрид бора и наночастицы серебра. Полученные вещества могут быть, прежде всего, использованы в онкологии как основа для препаратов адресной доставки лекарств к опухоли», – рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.
Нитрид бора был выбран в качестве основы, потому что он имеет маленькую плотность, будучи при этом химически инертным и биосовместимым.
«Мы изучили свойства наногибридов, демонстрирующие их потенциал в целом ряде ситуаций. Особо нас интересовала каталитическая и антибактериальная активность», – рассказывает один из авторов исследования, старший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Андрей Матвеев.
Для применения в противоопухолевой терапии наногибриды химически модифицируют «пришивкой» к поверхности фолиевой кислоты (витамин В9) через наночастицу серебра. Таким образом наногибриды превращаются в «контейнеры», – их пропитывают лекарством и вводят в организм.
Благодаря фолиевой кислоте, наногибриды накапливаются преимущественно в раковых клетках, где их концентрация в тысячу раз больше, чем в здоровых. Внутри опухолевой клетки кислотность выше, чем в межклеточном пространстве. Смена кислотности, соответственно, приводит к высвобождению лекарства из наноконтейнера.
«Таким образом, лекарство выделяется практически исключительно внутри раковых клеток, что сильно снижает общую концентрацию препарата в организме – и, как следствие, предотвращает интоксикацию», – отмечает Матвеев.
По мнению авторов, наногибриды, модифицированные для адресной доставки, также актуальны для изотопной и бор-нейтрон захватной терапии онкологических заболеваний. Также они могут найти применение в качестве фотоактивных материалов в ультрафиолетовом диапазоне.
Кроме того, синтезированные наногибриды показали высокую каталитическую активность при окислении метанола. Это обстоятельство значимо, в частности, для зеленой энергетики. Одна из ее ключевых задач – поиск эффективных методов получения водорода, удобным и возобновляемым источником которого сегодня считают метанол. Для повышения эффективности этого процесса важны высокоактивные и стабильные катализаторы. Ученые НИТУ "МИСиС" выяснили, что наночастицы нитрида бора не просто выступают в качестве носителей каталитически активных наночастиц серебра, но и существенно повышают их активность.
Также синтезированные наногибриды показали высокую антибактериальную активность против тестовых бактерий Escherichia coli – кишечной палочки, которая обычно встречается в грязной воде. Потому обеззараживание воды данными гибридными частицами может быть актуально в военное время или при чрезвычайных ситуациях.
Справка о НИТУ «МИСиС»
НИТУ «МИСиС» – это один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. В 2017 году университет укрепил свои позиции в ведущих международных образовательных рейтингах, заняв позицию 601+ в THE World University Rankings и 501-550 в QS World University Rankings. Также в 2017 году НИТУ «МИСиС» впервые вошел в предметные рейтинги THE, QS и ARWU сразу по шести направлениям, заняв 31-е место в мире в рейтинге «Инжиниринг – Горное дело» и войдя в ТОП-100 в категории «Инжиниринг – Металлургия».
Стратегическая цель НИТУ «МИСиС» к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере биоматериалов, нано- и ИТ-технологий. В состав университета входит 9 институтов, 5 филиалов – четыре в России и один за рубежом. В НИТУ «МИСиС» обучаются более 17000 студентов. В университете действуют более 30 лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие международные ученые. НИТУ «МИСиС» успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.
