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, рассказывает издание «Наука в Сибири».

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 совместно с Национальным медицинским исследовательским центром имени академика Е.Н. Мешалкина уже провели эксперименты на крысах — 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».