Красноярские ученые разработали микросферы, которые могут применяться для радиационной терапии онкологических заболеваний печени. Основой для них стали полые алюмосиликатные микросферы (ценосферы) из летучих зол, получаемые в результате сжигания угля. Результаты исследования опубликованы в Журнале Сибирского федерального университета. Химия и журнале Materials.
Поиск способов диагностики и терапии злокачественных опухолей является одной из наиболее актуальных проблем медицины. Большие перспективы в этой области имеет адресная доставка радионуклидов к опухоли и, 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.
Ученые 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.
Исследователи предложили оригинальную методику для включения ионов лютеция в алюмосиликатный материал ценосфер. Новый подход состоит из нескольких 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.
Ученые 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 учеными микросферы характеризовались низкой скоростью выхода лютеция, что говорит о безопасности полученных 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. Полученные частицы нетоксичны и безопасны, поскольку изотоп лютеция располагается в глубоких слоях оболочки микросфер и, соответственно, отсутствует его прямой контакт с живыми тканями. Актуальной задачей дальнейшего исследования является 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 СО РАН Екатерина Кутихина.
