ИСТИНА

Лучевая терапия один из наиболее перспективных и востребованных видов лечения онкологических заболеваний, особенно при лечении опухолей мозга, головы и шеи и некоторых опухолей других локализаций. Однако даже при оптимизированных методах лучевой терапии, обеспечивающих значительное увеличение продолжительности жизни больных, в 50% - 90% случаев развиваются радиационные повреждения с прогрессирующими расстройствами преимущественно таких когнитивных функций, как память, внимание и мышление и других. В предлагаемом проекте с использованием самосборочной и темплатной технологии на поверхности твердых оптических носителей нами будут созданы универсальные нанокомпозитные пленочные покрытия на основе неорганических материалов (наночастиц металлов золота и серебра) и полимерных структур (природных полимеров хитозана и целлюлозы) для высокочувствительного, селективного и экспрессного мультиплексного определения маркеров нейромедиаторного обмена (катехоламинов и метаболитов) в биологических жидкостях методами флуоресценции (в том числе усиленной на наночастицах за счет использования эффекта плазмонного резонанса) и гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). Полученные результаты будут использоваться для установления взаимосвязи между молекулярными механизмами действия лучевой терапии и когнитивными нарушениями по мультиплексному контролю за маркерами нейромедиаторного обмена в биологических объектах (клетках, плазме крови, моче животных и человека), для персонализированной оценки риска развития когнитивных нарушений при облучении, для создания платформы методов раннего прогнозирования и доклинической диагностики данного осложнения, а также для разработки и тестирования новых лекарственных средств для профилактики и лечения пострадиационных повреждений когнитивных функций мозга человека.

Radiation therapy is one of the most promising and popular types of cancer treatment, especially in the treatment of brain, head and neck tumors and some tumors of other localizations. However, even with optimized methods of radiotherapy, which provide a significant increase in the life expectancy of patients, in 50% to 90% of cases, radiation damage develops with progressive disorders mainly of such cognitive functions as memory, attention and thinking, and others. In the proposed project using self-assembly and templating technology on the surface of solid optical media, we will create universal nanocomposite film coatings based on inorganic materials (gold and silver nanoparticles) and polymer structures (natural polymers of chitosan and cellulose) for highly sensitive, selective and express multiplex determination markers of neurotransmitter metabolism (catecholamines and metabolites) in biological fluids by fluorescence methods (including number enhanced on nanoparticles due to the use of the plasmon resonance effect) and giant Raman scattering (GCR). The results obtained will be used to establish the relationship between the molecular mechanisms of the action of radiation therapy and cognitive impairments in the multiplex control of the markers of neurotransmitter metabolism in biological objects (cells, blood plasma, urine of animals and humans), for a personalized assessment of the risk of developing cognitive impairment during irradiation, a platform of methods for early prognosis and preclinical diagnosis of this complication, as well as for the development and testing of new drugs idents for the prophylaxis and treatment of post-radiation damage of cognitive functions of the human brain.

1. Будут созданы универсальные нанокомпозитные пленочные покрытия на основе неорганических материалов (наночастиц металлов золота и серебра) и полимерных структур (природных полимеров хитозана и целлюлозы с использованием самосборочной и темплатной технологий. Будет проведено изучение их оптических свойств методами спектрофотометрии, флуоресцентной и рамановской спектроскопии. 2. Будут установлены функциональные зависимости интенсивности и воспроизводимости получения аналитического сигнала от природы, структуры наночастиц, морфологии получаемых пленок. Будут разработаны методики получения универсальных сенсорных элементов вышеуказанными методами спектроскопии. Особенность создаваемых биосенсоров будет заключаться в том, что регистрируемым аналитическим сигналом будет не интенсивность флуоресценции или рассеяние раствора, в котором содержится аналит, а аналитический сигнал, который будет возникать непосредственно в пленочном слое сенсорного элемента. Контроль будет осуществляется при использовании серийных приборов. 3. Будет проведена адаптация формы создаваемых сенсорных элементов для современных флуориметров с держателем для твердых образцов, спектрофотометров и флуориметров с традиционными кюветными отделениями и планшетными приставками, рамановских спектрометров. 4. Будут разработаны новые твердофазные флуоресцентные и рамановские индикаторные системы для высокочувствительного, селективного и экспрессного мультиплексного определения маркеров нейромедиаторного обмена (катехоламинов и метаболитов) в биологических объектах методами флуоресценции (в том числе усиленной на наночастицах за счет использования эффекта плазмонного резонанса) и гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). При создании новых индикаторных систем с флуоресцентной и ГКР-регистрацией аналитического сигнала особое внимание будет уделено их спектральным характеристикам для предотвращения мешающего влияния фона за счет неучтенных компонентов биологических объектов различной природы. Впервые для высокочувствительного определения уровня маркеров нейромедиаторного обмена в биологических образцах предлагается новый комбинированный подход, заключающийся в создании мультиплексных биораспознающих оптических устройств (элементов), адаптированных под серийно выпускаемые приборы (флуориметры и Раман-спектрометры), и твердофазных флуоресцентных и ГКР-(гигантское комбинационное рассеяние)-индикаторных систем, позволяющих регистрировать возникающий аналитический сигнал двумя методами на уровне низких концентраций маркеров нейромедиаторного обмена (0,1-10 нМ).

1. Были созданы универсальные нанокомпозитные пленочные покрытия на основе неорганических материалов (наночастиц металлов золота и серебра) и полимерных структур (природных полимеров хитозана и целлюлозы) с использованием самосборочной и темплатной технологий, а также проведено изучение их оптических свойств методами спектрофотометрии, флуоресцентной и рамановской спектроскопии. 2. Были установлены функциональные зависимости интенсивности и воспроизводимости получения аналитического сигнала от природы, структуры наночастиц, морфологии получаемых пленок. Были разработаны методики получения универсальных сенсорных элементов вышеуказанными методами спектроскопии. Особенность создаваемых сенсорных элементов заключается в том, что регистрируемым аналитическим сигналом является не интенсивность флуоресценции или рассеяние раствора, в котором содержится аналит, а аналитический сигнал, который возникает непосредственно в пленочном слое сенсорного элемента. Контроль осуществляли при использовании серийных приборов. 3. Была проведена адаптация формы создаваемых сенсорных элементов для современных флуориметров с держателем для твердых образцов, спектрофотометров и флуориметров с традиционными кюветными отделениями и планшетными приставками, рамановских спектрометров. 4. При создании новых индикаторных систем с флуоресцентной и ГКР-регистрацией аналитического сигнала особое внимание было уделено их спектральным характеристикам для предотвращения мешающего влияния фона за счет неучтенных компонентов биологических объектов различной природы. 5. Созданы новые индикаторные системы для селективного и экспрессного флуоресцентного и ГКР-определения ключевых маркеров нейромедиаторного баланса (допамина, адреналина и норадреналина) в организме человека (катехоламинов и их метаболитов) на основе трех химических подходов: получение интенсивно флуоресцирующих производных с аминами различного строения, комплексов с ионами переходных металлов, а также комплексов с переносом заряда с различными замещенными хинонами. Выбраны наиболее перспективные системы для их мультиплексного определения в разных диапазонах концентраций в различных биологических жидкостях в целях клинической диагностики. 6. Разработаны подходы к импрегнированию компонентов индикаторных систем (биокатализаторов, вспомогательных и биораспознающих реагентов) в состав сенсорных пленочных структур на основе полимерных материалов. Изучена морфология поверхности мультисенсорных пленочных покрытий, воспроизводимость от сенсора к сенсору при работе в биологических матрицах. Создание таких сенсорных пленочных матриц позволило проводить анализ сложных объектов без предварительного отделения компонентов матрицы исследуемого объекта. Достоверность получаемых результатов подтверждена хроматографическими методами. 7. Сенсорные пленочные матрицы для мультиплексного определения катехоламинов и их метаболитов апробированы в анализе биологических жидкостей - клеточных культурах, плазме крови мышей, здоровых и подвергшихся облучению. 8. По полученным результатам опубликованы четыре статьи, важнейшие результаты доложены на трех международных и двух всероссийских конференциях, получен 1 патент. Все перечисленные результаты по проекту являются междисциплинарными и получены совместно со специалистами в разных областях наук (радиохимии, аналитической химии, материаловедения и биологии). Объединенные исследования ученых по разработке индикаторных систем представляют большой интерес для развитие таких методов как твердофазная флуоресценция, гигантское комбинационное рассеяние, а также имеют большое прикладное значение как новые простые, надежные, чувствительные методы контроля за изменениями показателей маркеров нейромедиаторного обмена в биологических жидкостях в целях клинической диагностики и прогностики когнитивных нарушений, связанных с воздействием ионизирующего излучения на живые организмы.