Нанометки для живой клетки
В рамках празднования 90-летия Национальной Академии наук Украины прошла торжественная церемония международного академического рейтинга «Золотая фортуна», который в этом году отмечает свой 15-летний юбилей. Академическими и международными наградами были отмечены выдающиеся отечественные и зарубежные ученые, в том числе представители Харьковщины. Среди них научный сотрудник лаборатории биологического тестирования наноматериалов Института сцинтилляционных материалов НАНУ, кандидат физико-математических наук Андрей Масалов. Молодой ученый получил диплом НАН Украины и орден «За розбудову Украини» им. М. Грушевского.
Фортуна действительно щедра к Андрею Масалову: в конце минувшего года Фонд поддержки образования и науки (так называемый Алферовский фонд) наградил его премией за работу «Синтез и свойства диэлектрических активированных нанокристаллов».
— Андрей, какова тема ваших исследований?
— В медицинских и биологических задачах, как прикладных, так и фундаментальных, существует необходимость визуализации каких-либо событий внутри клетки на молекулярном уровне. Например, в области фармакокенетики лекарственных препаратов важно отследить пути распространения лекарства в организме после его введения. Как и когда достигают они тканей, в которых должны проявить свой лечебный эффект? Какие внутренние органы затрагивают своим действием? Как проникают в клетки? Каким образом и как быстро выводятся из организма? Хорошо бы для таких случаев «посадить» на молекулы фармпрепаратов какие-то маленькие метки, которые постоянно сигнализировали бы о месте их нахождения и происходящих с ними событиях и при этом были бы совершенно безвредными для биологического объекта.
— Однако и сегодня существуют различные методы визуализации…
— Они уже не удовлетворяют исследователей, поскольку используемые метки ограничены по своим функциональным свойствам и в основном токсичны. Ученые нашего института предложили для этой цели использовать монокристаллы на основе различных редкоземельных элементов, например ортофосфатов и полифосфатов, которые обладают способностью люминесцировать в ответ на внешнее облучение. Проблема состояла в том, чтобы получить люминофоры очень маленького размера, сопоставимого с толщиной мембраны клетки живого организма. И харьковчанам это удалось: они сумели получить монокристаллы величиной всего в 2 нанометра, в каждый из которых входит лишь 100 молекул (для сравнения: американским ученым не удалось пока создать люминофор менее 4 нанометров).
— С чем это можно сравнить?
— Например, если клетку живого организма представить в виде стадиона, то нанолюминофор по величине будет не больше футбольного мяча. Это своего рода микроскопическая лампочка, которую можно прикрепить к биообъекту — будь то молекула белка или лекарства — и «включать» в нужный момент, чтобы посмотреть, что с ним происходит. В дальнейшем харьковские ученые планируют исследовать взаимодействие полученных частиц с различными биологическими объектами. По мнению специалистов, новый метод исследования — одномолекулярная спектроскопия — обещает невиданные до сих пор перспективы изучения процессов на уровне отдельных молекул, в том числе в живой клетке.
Нобелевский лауреат, который вручал премию харьковчанину в Киеве, отметил, что, по его мнению, именно нанобиотехнологии окажут наибольшее влияние на цивилизацию XXI века. Стоит, наверное, добавить, что для развития нанотехнологий мало энтузиазма и таланта отдельных ученых и научных коллективов. Необходимо современное оборудование и подготовка соответствующих специалистов, в том числе для работы в малых компаниях, которые начинают превращать научные знания в конкретную технологию или продукцию. В 2008 году многие страны значительно увеличили финансирование исследований в области нанотехнологий в сравнении с прошлым годом. Например, в Украине — в 3 раза, в Казахстане — в 25 раз. Россия по вкладываемым в эту сферу средствам занимает сейчас 3-е место в мире. На первом — США.
