Сотрудники Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН изучают свойства кластерных комплексов молибдена, вольфрама и рения — это тяжелые металлы, которые хорошо поглощают рентгеновское излучение и могут использоваться как возможная перспективная замена нынешних рентгеноконтрастных препаратов. 

В основе ныне существующих контрастных препаратов лежат производные трийодбензола. Данный класс соединений является безопасным, хорошо водорастворимым и имеет низкие значения токсичности — то есть для причинения вреда понадобилось бы большое количество вещества. Однако это не отменяет того факта, что оно всё равно токсично. К тому же в нем есть йод, который можно принимать не всем — из-за аллергии или проблем с щитовидной железой. В таких случаях используют замену на основе металла гадолиния: такие препараты в основном применяются в качестве МР-контрастов для магнитно-резонансной томографии. Однако в отличие от производных трийодбензола они более токсичны и имеют склонность к накоплению в организме при частом применении.

— Мы в лаборатории синтеза кластерных соединений и материалов ИНХ СО РАН начали исследование кластерных комплексов молибдена, вольфрама и рения, чтобы понять, можем ли конкурировать с гадолиниевыми контрастами, — рассказывает старший научный сотрудник ИНХ кандидат химических наук Михаил Александрович Шестопалов. — Оказалось, что наши вещества обладают меньшими токсическими показателями, и на данный момент разработка института ничуть не хуже гадолиниевого препарата — в случае, когда речь идет о рентгеновском контрасте. Так что теперь мы пошли дальше и пытаемся делать более дешевые и менее токсичные соединения, сопоставимые с основными типами контрастов по эффективности.

По словам ученого, самый простой путь, чтобы не изобретать велосипед — посмотреть на велосипед соседей. Дело в том, что, помимо бензольного ядра, к которому прикреплены три молекулы йода, в состав текущих контрастов входят карбоксильные, гидроскидные и другие функциональные группы. Йод здесь отвечает за контрастность, а вот благодаря  этим группам препарат растворяется в воде, не проникает в клетки и выводится через почки. Гипотетически можно убрать трийодбензольное ядро и вставить туда более контрастное — с рением либо вольфрамом. Однако напрямую провести реакцию замещения даже теоретически невозможно. Поэтому ученые используют классические приемы неорганической и координационной химии, позволяющие поэтапно, кусочек за кусочком, «собрать» необходимый кластерный комплекс, обладающий такими же функциональными группами, как и современные контрастные агенты на основе трийодбензола. Такой подход поможет создать препарат с высокой локальной концентрацией тяжелых элементов (вплоть до 14, что в разы больше, чем три йода) и, как следствие, высокой продуктивностью — в перспективе это позволит визуализировать даже тончайшие капилляры.

Наиболее эффективным из группы трех металлов оказался рений (Re): он достаточно безопасен, хорошо изучен, а соединения на его основе стабильны во многих средах. Ученые ИНХ СО РАН уже провели эксперименты на крысах совместно с Национальным медицинским исследовательским центром имени академика Е.Н. Мешалкина — вещество на основе рения работало не хуже существующих контрастов. Проблема в том, что Re, хоть и дешевле золота в несколько раз, всё равно очень дорогой и к тому же самый редкий металл на земле (среди обладающих стабильными изотопами). Поэтому нужно делать препарат более доступным.

— Для этого подходит вольфрам (W): он имеет почти такую же массу, как рений, — добавляет Михаил Шестопалов. — Правда, стабильных в воде кластерных систем вольфрама существует очень мало — нам удалось получить некоторые относительно недавно. Мы уже провели пробные эксперименты на уровне клеток и планируем перейти на животных.

Третий металл из группы — молибден (Mo) — также оказался полезен при разработке. Элементы Mo и W находятся рядом в таблице Менделеева и обладают схожими химическими свойствами. При этом молибден хорошо изучен, и статей о нем в сотни раз больше, чем о вольфраме. Молибденовый комплекс нетрудно сделать, но он быстро разрушается — вольфрамовый более сложен в плане синтеза, но гораздо устойчивее. Кроме того, ФАНО и гранты требуют частых публикаций, поэтому ученые сначала отрабатывают свои идеи на Mo, чтобы позднее реализовать их на W.

— Даже если мы сделаем самый лучший контраст, он появится на рынке лет через двадцать, и то не в нашей стране, — заключает ученый. — Научного финансирования и ресурсов для таких серьезных работ совершенно не хватает, даже несмотря на гранты, так что мы обращались к инвесторам. Они сразу задают вопрос о стоимости производства, и если оно дорогое — отказывают. Поэтому мы и стараемся довести до конца разработку контраста на основе вольфрама.

Алёна Литвиненко

Фото автора (1), предоставлено Михаилом Шестопаловым (2)