18 ноября, 05:00
Статья

"Наноскальпель": как оборонка создает "нанороботов" для борьбы с онкологией

Рассказываем о новых разработках отечественного оборонного предприятия для медицины

"Наноскальпель": как оборонка создает "нанороботов" для борьбы с онкологией

Залечивать тяжелые раны за несколько дней, а не проводить в больнице долгие недели, полностью победить или научиться сдерживать развитие онкологических заболеваний — эти желания кажутся или недостижимыми, или перспективой долгих десятилетий. 

В Красноярске специалисты НПП "Радиосвязь" холдинга "Росэлектроника" (входит в Ростех) в сотрудничестве с местными учеными разрабатывают целую линейку уникальных медицинских изделий, аналогов которым нет в России и мире. На мощностях красноярского оборонного предприятия, специализирующегося на системах связи военного и двойного назначения, изготавливаются невидимые глазу "нанороботы", которые могут помочь в лечении переломов и борьбе с онкологией, а также приборы, кратно ускоряющие заживление ран. О разработках, меняющих наш мир, рассказали в беседе с ТАСС генеральный директор НПП "Радиосвязь" Ринат Галеев и доктор биологических наук, профессор Красноярского медицинского университета Анна Кичкайло.

В тесном сотрудничестве с доктором медицинских наук, главным хирургом министерства здравоохранения Красноярского края Дмитрием Черданцевым на предприятии "Радиосвязь" был разработан аппарат вакуумно-инстилляционной терапии. Новинка уже прошла испытания в Первой клинической больнице Красноярска и в Красноярском медицинском университете. Разработка, которая в перспективе может значительно облегчить работу хирургам и медицинскому персоналу, а пациентов — избавить от болезненного процесса долгого заживления серьезных ран, в 2022 году была запатентована.

Вакуумная терапия является одной из передовых медицинских методик. На отечественном рынке присутствуют подобные иностранные устройства, однако их поставки в настоящее время затруднены, они более дорогостоящие и менее функциональные. 

Применение аппарата вакуумно-инстилляционной терапии подразумевает наложение на рану специальной повязки, которая дышит, но не пропускает микробы. Повязка с помощью дренажных трубок подключается к аппарату. Через эти трубки может происходить удаление гноя, подача фурацилина для промывания раны или антибиотиков. При этом рана не открывается, лекарства подаются под повязку, гной и лишняя жидкость откачиваются. Портативные размеры вакуумного аппарата от НПП "Радиосвязь" и простота в использовании делают возможным его применение не только в больницах, но и в полевых госпиталях или даже на дому.

Ринат Галеев

Как отметил Галеев, обычно большие раны на теле человека заживают около трех недель, но с помощью этого прибора можно их заживить за четыре дня. "Хитрость в том, что над этой раной мы создаем определенный вакуум, получается, что капилляры лучше раскрываются, кровоток увеличивается, рана быстрее заживает. Нам еще предложили менять давление под этой повязкой: мы делаем либо 50 мм, либо 125 мм ртутного столба. Это меньше, чем обычное атмосферное давление — 760 мм ртутного столба. За счет этого и увеличивается в несколько раз кровоток", — рассказал он. 

Невидимые глазу "доктора"

Сотрудники предприятия не останавливаются на достигнутом и планируют помимо заживления кожных ран научиться быстро сращивать кости. Как рассказала доктор биологических наук, руководитель Лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского медицинского университета Анна Кичкайло, в настоящее время коллектив специалистов университета и НПП "Радиосвязь" работают над технологией, которая, используя слабые переменные магнитные поля, будет способствовать заживлению костной, хрящевой ткани и кожных покровов. Пациенту просто сделают укол — в лекарстве будут находиться доработанные учеными наночастицы, и эти невидимые глазу "доктора" и проведут всю работу.

"Мы разрабатываем методику, при которой к магнитным наночастицам присоединяются молекулы, работающие в организме человека как навигатор и заточенные на поиск определенных механорецепторов на клетках. Когда созданные нами наночастицы достигают нужных клеток, мы включаем слабое переменное магнитное поле, и рецепторы клетки начинают принимать сигнал о начале регенерации от наночастиц. Если такой сигнал действует на стволовую клетку, то она начинает делиться и дифференцироваться в определенный тип ткани", — рассказала Кичкайло.

Ученый также отметила, что этот перспективный вид высокотехнологичной медицинской помощи уже был успешно испробован на лабораторных животных. 

"Нанороботы" в борьбе с раком

Значительные силы красноярских ученых и специалистов предприятия сегодня брошены на развитие методик в борьбе со злокачественными опухолями, в частности, с глиобластомой головного мозга, раком легких и молочной железы. В результате соединения биомедицинских и инженерно-физических решений были созданы и успешно испытаны наночастицы, которые вводятся посредством укола в организм, дистанционно контролируются электромагнитными полями и оказывают определенное воздействие на целевые клетки-мишени, то есть опухолевые клетки.

Кроме того, учеными КрасГМУ совместно с учеными ФИЦ КНЦ СО РАН был разработан спрей для контрастирования границ опухолей головного мозга. Как пояснила Кичкайло, он содержит специально модифицированные молекулы, к которым "прикреплен" краситель, видимый с помощью операционного микроскопа. Эти доработанные учеными окрашенные молекулы, нанесенные на оперируемые участки мозга, устремляются к опухолевым клеткам и прикрепляются к ним. Так, уже через одну-три минуты после нанесения спрея нейрохирург может четко различать границы здоровой и опухолевой ткани. Это позволяет радикально удалять опухолевую ткань и сводить к минимуму ущерб здоровым тканям головного мозга.

"У нас уже оформлен патент на спрей для глиобластомы, следом планируем завершить работу над спреем для определения границ рака легкого. Новинка уже прошла апробацию, и сейчас готовятся документы для того, чтобы запустить клинические испытания", — рассказала Анна Кичкайло, отметив, что уже ведутся переговоры с одной из отечественных фармкомпаний для серийного производства спрея.

Разработанный в Красноярске спрей позволит нейрохирургу более точно удалять все опухолевые клетки, поскольку неокрашенные клетки зачастую невидимы и остаются в организме пациента. Для борьбы с ними ученые Красноярского медицинского университета и сотрудники НПП "Радиосвязь" разработали "наноскальпель" — роботизированную систему магнитомеханической микрохирургии злокачественных опухолей. 

Для уничтожения раковых клеток в организме человека ученые и промышленники создали маленьких "роботов-убийц". К клетке-навигатору (аптамеру), которая запускается в кровоток для поиска очагов онкологии, прикрепляется металлический нанодиск. Достигнув опухолевых клеток, нанодиски под воздействием магнитного поля, в которое помещается пациент, начинают колебаться и буквально разрубают клеточную мембрану и саму клетку.

Анна Кичкайло с напечатанными на подложке нанодисками

"Модифицированная нами наночастичка присоединяется к раковой клетке, мы включаем слабое переменное магнитное поле, которое заставляет нанодиск разрезать клеточную мембрану, что убивает опухолевую клетку. Мы назвали этот наш метод "наноскальпель", — рассказал глава "Радиосвязи" Галеев.

По его словам, в настоящее время производство таких сложных нанодисков ведется в ограниченном количестве. Их создание — высокотехнологичная и сложная задача. Диск, как слоеный пирог, состоит из 5 нм золота, слоев никеля и кобальта толщиной 10–20 нм, и все это снова покрывается золотом. Таким образом в организм человека попадает золотая частица, это сделано для того, чтобы не вызвать аллергическую реакцию. Металлическая сердцевина диска нужна, чтобы он имел магнитные свойства. 

Как рассказала Анна Кичкайло, ее лаборатория по заказу Фонда перспективных исследований провела эксперимент с применением "нанороботов". "Мы делали хронический эксперимент: мышь, которая с опухолью живет 20 дней, должна была прожить с нашим лечением 100 дней. То есть мы должны были обеспечить пятилетнюю выживаемость. При том что сама опухоль была со 100-процентной летальностью. Несколько мышей у нас дожили до 100 дней, причем у них не было метастазов, метастазы появлялись только тогда, когда лечение прекращалось", — отметила ученый, добавив, что при стандартной химиотерапии у мышей было в два раза больше метастазов.

В настоящее время задачей ученых и промышленников является доведение технологии по созданию нанодисков до производства. Это позволит провести полноценный эксперимент и начать процедуры по сертификации метода лечения с помощью "нанороботов".

"Необходимо, чтобы этих наночастиц хватило для проведения исследований с крупным животным или человеком. Надо сделать 1 014 таких частиц, однако пока имеющаяся на заводе аппаратура позволяет делать только 108 нанодисков. Сейчас мы будем покупать лазерный литограф для производственных нужд, параллельно он сможет помочь в работах по тиражированию нанодисков", — отметил Галеев.

Сейчас также разработчики не без труда пытаются урегулировать нормативные вопросы для того, чтобы получить регистрационное удостоверение и провести исследования с участием людей. "Если мы сможем продвинуться в изготовлении этих наночастиц, то в перспективе можно будет сделать человеку укол, поместить его в магнитное поле, и распространившиеся по его телу аптамеры с нанодисками найдут и уничтожат раковую опухоль", — сказал глава НПП "Радиосвязь".

При этом, по словам Кичкайло, пациенты не будут страдать от побочных симптомов, как при химиотерапии. Поскольку аптамеры создаются из кусочков ДНК, они абсолютно биосовместимы, неиммунногенны и нетоксичны. А крепящийся к ним магнитный нанодиск покрыт золотом, инертным металлом, который со временем будет выведен из организма.
"Мы не можем гарантировать, что при этом лечении человек полностью излечится, но то, что он проживет дольше после этой операции, — это 100%", — заключил Галеев.

Беседовала Милена Синева