Ученые БФУ усовершенствовали оптический сенсор по подбору дозировки лекарства при аутоиммунных заболеваниях
Ученые БФУ им. И. Канта выяснили, как молекулы метотрексата (широко используемого препарата иммуносупрессивного действия) взаимодействуют с наночастицами серебра на поверхности оптического сенсора. Способ позволит врачам определять концентрацию лекарственного препарата в сыворотке крови пациентов, страдающих аутоиммунными и другими заболеваниями, и выбрать оптимальную дозировку персонально для каждого человека.
Дело в том, что для метотрексата характерно узкое терапевтическое окно. При малых концентрациях эффект не достигается, а при высоких — появляется риск возникновения побочных реакций. Поэтому при его применении необходим точный терапевтический лекарственный мониторинг. Ранее ученые доказали, что для этого можно использовать оптический сенсор, основанный на методе комбинационного рассеяния света.
Новое исследование направлено на изучение поверхностной химии и параметров взаимодействия молекул метотрексата в комплексе с наночастицами серебра на поверхности сенсора, что позволит повысить качество и точность методики.
«Моделирование позволило расшифровать колебания в полученных экспериментальных спектрах. Кроме этого, теоретически и экспериментально было установлено, что метотрексат взаимодействует с наночастицами через карбоксильные группы. Выявлено, что ориентация молекулы метотрексата относительно поверхности наночастицы влияет на сами спектры. Зная «поведение» молекулы, мы можем модифицировать поверхность наночастиц, разместив на ней специфическую молекулу. Такая молекула позволит не только увеличить селективность метода, но и менять ориентацию метотрексата так, что сигнал будет усилен. Это, в свою очередь, может увеличить эффективность оптических сенсоров», — рассказал один из авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории математического моделирования оптических свойств наноматериалов НОМЦ им. Софьи Ковалевской, младший научный сотрудник НОЦ «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника» БФУ им. И. Канта Александр Зозуля.
Работа по построению моделей и квантово-химические расчеты параметров комплексов метотрексат — наночастица были выполнены с применением теории функционала плотности (DFT), молекулярного докинга. Расчет был выполнен в рамках деятельности Северо-Западного центра математических исследований имени Софьи Ковалевской. Экспериментальные результаты были получены сотрудниками НОЦ «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника» и Центра клинических исследований БФУ им. И. Канта.