Физики Объединенного института ядерных исследований работают над созданием антибактериальных и противоопухолевых препаратов на основе природного органического соединения, которое содержится в крестоцветных овощах - брокколи, редисе, цветной и белокочанной капусте. Ученые нашли способ поместить действующее вещество в нанокапсулу, выполняющую роль одновременно защитного «бронированного контейнера» и «умного навигатора». Об этом на Международной конференции «Синхротронные исследования: наука, знания, инновации, будущее» рассказала старший научный сотрудник Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Юлия Горшкова.

В основе разработки лежит сульфорафан - органическое соединение (изотиоцианат), образующееся в крестоцветных овощах при ферментативном расщеплении глюкозинолатов - особых серосодержащих веществ. В мировой фармакологии и медицине к этой малой молекуле приковано колоссальное внимание: количество посвященных ей научных статей в международной базе PubMed растет экспоненциально. Интерес ученых обусловлен доказанной биологической активностью сульфорафана, который способен избирательно запускать гибель опухолевых клеток и эффективно уничтожать штаммы бактерий, устойчивых к антибиотикам.

Однако на пути создания реального лекарства стоит серьезное препятствие - критическая нестабильность и низкая биодоступность молекулы в свободном виде. Попадая в организм человека, незащищенный сульфорафан сталкивается с тремя барьерами:

Мгновенное разрушение. Молекула чрезвычайно чувствительна к температуре, свету и агрессивной кислой среде желудочно-кишечного тракта.

Отсутствие адресности. Вещество быстро распределяется по здоровым тканям, не успевая накопиться в очаге болезни в нужной терапевтической концентрации.

Быстрое выведение. Организм метаболизирует и выводит изотиоцианат до того, как тот успеет оказать лечебное действие.

Для защиты и адресной транспортировки лекарственного соединения ученые используют биомиметические липосомы. Эти наночастицы изолируют хрупкую молекулу от разрушения в кровотоке, обеспечивают ее пролонгированное высвобождение и позволяют прицельно доставлять терапевтический агент внутрь пораженных клеток. Однако без понимания точных механизмов интеграции сульфорафана в защитную липидную мембрану невозможно рассчитать дозировку и гарантировать стабильность будущего препарата.

В своем новом исследовании физики ОИЯИ расшифровали наноструктурные параметры интеграции сульфорафана в липидный бислой, заложив основу для проектирования стабильных смарт-лекарств. Комплексные данные о поведении этой системы ученые получили методом малоуглового рентгеновского рассеяния в сочетании с комплиментарными методами: инфракрасной спектроскопией с преобразованием Фурье, дифференциальной сканирующей калориметрией и компьютерным моделированием.

Как рассказала на конференции SKIF-2026 Юлия Горшкова, данная работа - наглядный пример того, как фундаментальная физика рассеяния рентгеновского излучения и смежные методы позволяют конструировать смарт-лекарства на наноуровне. Понимание структурных изменений в мембранах необходимо, чтобы точно прогнозировать транспорт, накопление и биологическую активность доставляемых молекул - от растительных экстрактов до терапевтических РНК и ДНК.

Справка о конференции

Международная конференция «Синхротронные исследования: наука, знания, инновации, будущее» проходила с 18 по 23 октября при поддержке Российского научного фонда (РНФ) и была приурочена к открытию Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). Участники конференции обсуждали современные тенденции и перспективы исследований с использованием методов синхротронного излучения в интересах фундаментальной науки и промышленных применений, возможности источников синхротронного излучения и устройств его генерации, а также разработку оборудования и программного обеспечения для экспериментальных станций.

По материалам пресс-службы ОИЯИ

Фото Ольги ЗАЙЦЕВОЙ