д. х. н., заведующий кафедрой радиохимии СПбГУ
Игорь Валентинович Смирнов
НЬЮСМЕЙКЕР
Кейсы
Ученые СПбГУ разработали сенсор для определения в жидкостях стронция — металла, чей радиоактивный изотоп является материнским для иттрия-90, перспективного вещества в радионуклидной терапии раковых опухолей. Изобретение открывает путь к созданию недорогого радиофармпрепарата, способного эффективно бороться с самыми сложными видами онкологических заболеваний.
Радиохимики СПбГУ создают мембраны для получения и контроля качества противоопухолевых препаратов
15.07.25
Радиология
Сенсоры
Радиохимия
Десант для атаки на опухоли
Когда враг начал захватывать чужую территорию, лучший способ его победить — отправить в тыл противника отряд десантников: хорошо подготовленных бойцов, которые высадятся точно в логово неприятеля и нанесут небольшие, но сокрушительные удары. Именно так работает радионуклидная терапия раковых опухолей: радиоактивные элементы отправляют прицельно к раковым клеткам, чтобы разрушить их, максимально сохранив здоровые ткани.

Однако бойцов такого элитного подразделения нужно тщательно отобрать и подготовить, а хорошо бы еще сэкономить на их вооружении. Эту непростую задачу сегодня решают химики СПбГУ: они разрабатывают, можно сказать, «методики кастинга военнослужащих» — особые мембраны, способные селективно отбирать из жидкостей нужные для подобных атак элементы, а также реализуют грант Российского научного фонда по созданию генератора иттрия-90 — практически «школы бойцов», которая будет по запросу медиков выдавать нужное количество «десантных отрядов» из перспективного радионуклида.
От экологического мониторинга к лечению человека
Одна из предварительных разработок химиков СПбГУ в этом направлении — мембрана для сенсора, позволяющего определять в жидкой среде концентрацию стабильного (не радиоактивного) стронция. Хотя для применения в медицине необходимы особые мембраны, работающие именно с радиоактивными элементами, при этом максимально безопасные для человека, все же это изобретение становится прочным фундаментом для следующих открытий ученых.
  • Игорь Смирнов
    д. х. н., заведующий кафедрой химии СПбГУ, один из автором патента
    «Мы создали электрохимический сенсор, который дает возможность проводить онлайн-контроль стронция, например, в отходах производства. Новизна нашей идеи заключается в том, что в качестве чувствительного элемента сенсора мы использовали то же вещество, которое используют для экстракции (извлечения. — Прим. ред.) определяемого элемента. Это позволило исключить влияние сенсора на анализируемый раствор, а влияние раствора — на сенсор, что помогло заметно продлить срок службы мембраны: опытный образец проработал 8 месяцев, и это еще не предел».
На роль «кастинг-директора» для стронция выбрали сложную органическую молекулу с длинным названием: 4’,4’’(5’’)-ди-трет-бутил-дициклогексил-18-краун-6. Ее выпускает фирма «Рутения», занимающаяся органическим синтезом в городе Волжском Волгоградской области. Пригодиться такой сенсор может для контроля технологических сред и сточных вод различных предприятий, ведь стронций применяют в создании керамических и стеклянных изделий, красочных пигментов, люминесцентных ламп, некоторых лекарств, аккумуляторов, а также в металлургии — для раскисления меди и бронзы.
Лекарство из ядерных отходов
Наработки в экспериментах со стабильным стронцием радиохимики СПбГУ планируют адаптировать для решения более масштабной задачи — создания медицинского генератора радионуклида иттрия-90, способного пробираться в самые труднодоступные раковые опухоли и метастазы, чтобы уничтожать вражеские клетки изнутри. Этой цели посвящен грант Российского научного фонда до 2027 года, в котором также принимают участие геохимики из Кольского научного центра РАН и инженеры из Озерского технологического института.

Дело в том, что радиоактивный изотоп стронций-90 является материнским элементом для иттрия-90: последний получают в процессе разделения стронция-90 в азотнокислом растворе. Идея университетских радиохимиков заключается в том, чтобы использовать для отделения не азотнокислую, а карбонатную среду: так удастся создать генератор, в котором материнский стронций-90 будет надежно зафиксирован в твердой матрице, что заметно повысит радиационную безопасность процесса.

В существующих сегодня генераторах такого рода опасный стронций-90 (период его полураспада превышает 28 лет) обычно находится в растворенном состоянии, а значит, при аварийной ситуации может легко вылиться и стать причиной очень долгого радиоактивного заражения.
Согласно отчету комиссии по радиотерапии и тераностике журнала Lancet Oncology, в котором опросили представителей 200 центров радиотерапии из 55 стран, от 50 % до 70 % всех онкологических больных нуждаются в той или иной форме лучевой терапии, включая радионуклидную. При этом более 50 % из них проживают в странах с низким и средним уровнем дохода, где доступ к радиотерапии и тераностике наиболее ограничен. Кроме того, согласно отчету, чтобы быть готовыми к росту новых случаев рака к 2050 году, мировой индустрии необходимо 84 646 онкологов-радиологов, 47 026 медицинских физиков и 141 077 технологов радиотерапии.
«Иттрий-90 — единственный медицинский радионуклид, для получения которого не нужны ни реактор, ни циклотрон, — рассказал Игорь Смирнов. — Ведь его предшественник, долгоживущий изотоп стронций-90, в огромных количествах образуется при переработке отработавшего ядерного топлива атомных электростанций, то есть он практически бесплатный. Низкая стоимость производства препарата играет в медицине очень важную роль. Во многом именно благодаря доступной цене 90 % всех исследований с применением радионуклидов сегодня проводят с использованием технеция-99. Но это диагностический препарат, а наш — терапевтический, лечебный. Его доступность еще важнее».
Найти в скалах Кольского полуострова
На пути к созданию генератора ученым СПбГУ предстоит решить еще немало задач. Одна из них — очистка медицинского иттрия-90 от стабильных металлов (железа, меди, кадмия), ведь препарат вводят непосредственно в организм пациента. И здесь пригодятся разработки, связанные с созданием мембран, способных селективно связываться с нужными ионами. Правда, длинную органическую молекулу из предыдущего сенсора использовать уже не получится: препараты для лечения человека не терпят настолько сложных соединений, велики риски нежелательных реакций.

Поэтому химики планируют искать претендентов на роли сорбентов и мембран для радионуклидного генератора среди неорганических веществ — природных минералов. Они доступны, стоят недорого, обладают стабильным составом и свойствами, подтвержденными миллионами лет, экологически безопасны, к тому же почти всегда можно сделать их синтетический аналог.

Вместе с коллегами из Кольского научного центра РАН химики СПбГУ планируют изучить для этих целей иванюкит, линтисит, виноградовит, щербаковит, натисит, лоренценит, тундрит, чильманит и мурманит. Всех их объединяет особенность кристаллической структуры: в ней очень много каналов, а значит, потенциально это могут быть хорошие сорбенты — «поглотители» различных веществ.
Весь мир против рака
Сегодня иттрий-90 используют в основном для лечения неоперабельного рака печени и метастазов в костях. Радионуклид также входит в число препаратов для пациентов с неходжкинскими лимфомами, опухолями нейроэндокринного происхождения, патологиями молочной железы, раком легких, раком поджелудочной железы и ревматоидным артритом.

В целом, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2022 году в мире было зарегистрировано 20 млн новых случаев рака и 9,7 млн случаев смерти от онкологических заболеваний. Прогноз экспертов неутешительный: ожидается, что к 2050 году смертность от онкологии достигнет уже 33,1 млн.

Закономерно вместе с числом онкопациентов растет и объем мирового рынка ядерной медицины: если в 2023 году он составлял $ 24 млрд, то к 2030 году, по прогнозу аналитиков Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, практически удвоится, достигнув $ 43 млрд. Причем сегмент радионуклидной терапии — самый стремительно развивающийся: он дает прирост 28 % ежегодно.

Хотя доля российских разработок на мировом рынке ядерной медицины, по данным МИФИ, в 2023 году составляла всего 5 %, в последнее время этому направлению уделяют все больше внимания. На недавнем Петербургском международном экономическом форуме министр здравоохранения Российской Федерации Михаил Мурашко отметил, что количество препаратов радионуклидной терапии, которые появились в линейке здравоохранения, увеличилось в два раза — до 60, причем 95 % из них отечественные.

К тому же, как сообщил министр, к 2030 году более 100 российских клиник получат оборудование для диагностики и терапии рака. Словом, проект химиков СПбГУ может стать важной частью развития отечественного сегмента ядерной медицины.
Полина Огородникова
Автор статьи
Слушать подкаст
Ученые СПбГУ отвечают на важные вопросы
Научно-популярные новости СПбГУ, исследования, видеолекции, интервью с учеными Университета
Ландау позвонит
Оставить заявку
Укажите контактную информацию, мы вам перезвоним и ответим на интересующие вопросы
Наши эксперты готовы ответить на ваши вопросы
Получить консультацию
Подписывайтесь на наши соцсети
Подпишитесь на соцсети СПбГУ, чтобы быть в курсе актуальных новостей
Простым языком об исследованиях и разработках ученых СПбГУ
Журнал «Санкт-Петербургский университет»