Наночастицы из фосфата церия помогут в лечении трудно заживающих ран

Ученые из Москвы и Курска синтезировали наночастицы фосфата церия, стимулирующие рост стволовых клеток, фибробластов и кератиноцитов, которые участвуют в заживлении ран. Материал также эффективнее аскорбиновой кислоты — мощного антиоксиданта — подавлял окислительные процессы, замедляющие восстановление тканей. 

Благодаря этому полученные наночастицы могут использоваться при разработке лекарств для регенеративной медицины, в частности, для лечения тяжелых ожогов и хронических ран.

По данным исследований, средняя продолжительность жизни человека растет, при этом увеличивается распространенность инфарктов, инсультов и диабета, которые приводят к различным осложнениям, например, поражению сосудов и длительно не заживающим ранам. Для лечения таких состояний перспективны наночастицы редкоземельного металла церия, обладающие противомикробным эффектом и ускоряющие восстановление поврежденных тканей. Однако на практике такие наночастицы еще широко не применяются, потому что не до конца понятно, как «настроить» их размеры и форму для достижения максимального терапевтического эффекта.

Ученые из Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова Минздрава РФ (Москва) с коллегами из разных образовательных, научных и производственных организаций России получили три варианта наночастиц фосфата церия, использовав разные условия их синтеза, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.

Авторы применили ранее предложенный ими метод, который заключается в осаждении соединений церия из нитратного раствора церия. Такой подход позволяет получить килограммовые порции нанопорошка, благодаря чему будет удобен в условиях промышленного производства.

Исследователи меняли концентрации, температуру и кислотность исходных растворов, чтобы управлять скоростью формирования и размером наночастиц.

Авторы исследовали полученные образцы под электронным микроскопом и выяснили, что наночастицы имели форму прямоугольников с длиной 12–80 нанометров и шириной 2–16 нанометров. Такие размеры, сравнимые с мельчайшими вирусами, обеспечивают высокую химическую и биологическую активность материала.

Чтобы проверить, как наночастицы фосфата церия влияют на живые клетки, авторы нанесли их на культуры мезенхимальных стволовых клеток, фибробластов и кератиноцитов, которые участвуют в заживлении ран. Ни один из образцов не снизил выживаемость культур. Более того, частицы, синтезированные с использованием регулятора кристаллизации, в два раза ускорили деление клеток-предшественников соединительной ткани, в 1,17 и 1,16 раз — фибробластов и кератиноцитов соответственно.

Другие варианты наночастиц продемонстрировали более слабую активность. Это подтверждает, что условия синтеза напрямую влияют на терапевтический эффект образцов. Кроме того, авторы доказали, что полученные образцы проявляют антиоксидантный эффект. Они подавляли окислительные процессы, препятствующие восстановлению тканей, в несколько раз эффективнее, чем аскорбиновая кислота — мощный антиоксидант, помогающий защитить кожу и другие органы от повреждений, вызванных свободными радикалами. По результатам работы исследователи подали патентные заявки на изобретение.

«Полученные нами наночастицы сочетают три важных свойства: биосовместимость, способность стимулировать рост и деление клеток, а также мощный антиоксидантный эффект. Благодаря им материал может лечь в основу средств для лечения острых и длительно незаживающих ран, ожогов и других серьезных повреждений кожи. В дальнейшем мы планируем закончить весь комплекс исследований, необходимых для улучшения и подтверждения эффективности синтезированных наночастиц для начала первой фазы клинических испытаний», — рассказала руководитель проекта Екатерина Силина, доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией науки о жизни Первого МГМУ имени И. М. Сеченова.

В исследовании принимали участие ученые из Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова (Москва), ООО «ЛАНХИТ» (Москва), Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН (Москва), Курского государственного медицинского университета (Курск) и Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (Москва).

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Molecules.