Registration Number
0826U005121, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
08-09-2026
popup.evolution
.
Title
Biomedical patterns of using MXene for photothermal therapy of malignant tumours
Author
Anton Roshchupkin,
popup.head Maksym Pohorelov
popup.head Serhii Kyrylenko
popup.opponent Ömür Bul Besbinar
popup.opponent Agnieszka Jastrzębska
popup.review Ihor Vynnychenko
popup.review Yuliia Moskalenko
popup.rada
Sumy State University
Description
Злоякісні новоутворення залишаються однією з найгостріших проблем сучасної медицини. Особливе занепокоєння викликають високоагресивні форми, такі як меланома шкіри, захворюваність на яку невпинно зростає. Традиційні методи лікування (хіміотерапія, імунотерапія) часто супроводжуються високою системною токсичністю, розвитком резистентності та аутоімунними реакціями. З огляду на це, сучасна онкологія потребує переходу до мінімально інвазивних стратегій, які б ефективно знищували пухлини, зберігаючи архітектуру здорових тканин і мінімізуючи навантаження на організм.
Термічна абляція пухлин, зокрема фототермічна терапія (ФТТ), є перспективним варіантом лікування. Її механізм ґрунтується на індукованій гіпертермії: нагрівання понад 50 °C призводить до незворотної денатурації білків і коагуляційного некрозу. Застосування випромінювання ближнього інфрачервоного діапазону (NIR) забезпечує проникнення світла крізь тканини. Особливо перспективним є «біологічне вікно прозорості» NIR-II (1000–1700 нм), яке характеризується низьким розсіюванням, кращою толерантністю тканин і здатністю проникати на значну глибину. Це гарантує просторову селективність терапії, знижуючи ризик пошкодження здорових структур.
Наноматеріали відкривають новий рівень точності ФТТ. Особливий інтерес викликають максени (MXenes) – клас двовимірних матеріалів, що складається із карбідів або нітридів перехідних металів. Вони інтенсивно поглинають світло в NIR-діапазоні та мають високу ефективність перетворення його на тепло. Проте у більшості досліджень використовувалися безперервні лазери. Натомість імпульсні лазери дозволяють знизити сумарну енергію впливу та здійснити ефективну абляцію пухлин із мінімальним термічним пошкодженням навколишніх тканин.
Дисертацію присвячено розробці, оптимізації та оцінці ефективності й біосумісності протоколів ФТТ злоякісних новоутворень із застосуванням максенів (Ti3C2Tx та Nb4C3Tx) у синергії з імпульсним NIR-випромінюванням. Експериментально підтверджено гіпотезу щодо переваг використання імпульсних Nd:YAG лазерів (1064 нм, NIR-II) у комбінації з максенами. Генерація енергії надкороткими спалахами з періодами релаксації дозволяє досягти ефекту просторового обмеження тепла (thermal confinement), зберігаючи навколишні клітини інтактними.
Комплексом фізико-хімічних методів (XRD, SEM/TEM, EDS) підтверджено успішний синтез і структурну стабільність Ti3C2Tx та Nb4C3Tx, а також доведено їхню здатність ефективно перетворювати світло на тепло. Встановлено оптимальні параметри лазерного впливу: густина потужності 3,1 Дж/см², тривалість імпульсу 200 мс, частота 1 Гц (нагрівання понад 60 °C). In vitro на моделях нормальних і пухлинних клітин встановлено, що обидва типи максенів демонструють високу біосумісність та низьку цитотоксичність. Nb4C3Tx ефективно інтерналізується клітинами меланоми в цитоплазмі. Виявлено важливу методологічну закономірність: максени здатні до автокаталітичного відновлення резазурину, що може призводити до хибнопозитивних результатів і вимагає обов'язкової крос-верифікації. Комбінований вплив максенів та імпульсного лазера спричиняв дозозалежну загибель пухлинних клітин.
Оцінка безпеки методу in vivo на моделі щурів підтвердила відсутність системної токсичності: гістологічний аналіз вісцеральних органів не виявив патологічних змін чи нецільового накопичення матеріалу після введення Ti3C2Tx та лазерного опромінення. Місцеві реакції шкіри мали транзиторний характер і завершувалися повним відновленням. Терапевтичну ефективність Nb4C3Tx-опосередкованої ФТТ у вікні NIR-II вперше доведено in vivo на сингенній моделі меланоми у мишей. Внутрішньопухлинні ін'єкції Nb4C3Tx із триразовим імпульсним опроміненням (1064 нм) достовірно пригнічували ріст пухлин: їхній відносний розмір був майже втричі меншим порівняно з контролем на 26-й день. Спостерігалися масивний некроз клітин меланоми та деструкція судинного русла.
За допомогою імуногістохімічного аналізу вперше описано механізм локального кліренсу наноматеріалів in vivo: елімінація нанопластівців Nb4C3Tx відбувається шляхом активного фагоцитозу макрофагами М1 (CD68+) та М2 (CD163+) типу, які формують кластери в зоні репарації пухлини, без накопичення в органах. Хоча повної ерадикації великих пухлин не було досягнуто через обмеження глибини проникнення світла та відсутність активного таргетування чистих максенів, отримані результати формують надійну фундаментальну базу для створення інноваційних платформ прецизійної наномедицини. Оптимізовані параметри імпульсних лазерів у поєднанні зі стратегіями активного таргетування дозволять досягти безпечного й високоефективного лікування онкологічних захворювань.
Registration Date
2026-09-03
popup.nrat_date
2026-09-03 / 2026-09-09
