Ученые БФУ им. И. Канта выяснили, как молекулы метотрексата взаимодействуют с наночастицами серебра, которые являются поверхностным слоем оптического сенсора. Способ позволит врачам определять концентрацию лекарственного препарата в сыворотке крови пациентов, страдающих аутоиммунными и другими заболеваниями, и назначать оптимальную дозировку персонально для каждого человека.
Дело в том, что для препарата метотрексат характерно узкое терапевтическое окно. При малых концентрациях в организме эффект не достигается, а при высоких — появляется риск возникновения побочных реакций. В этом случае необходим точный терапевтический лекарственный мониторинг.
Ранее ученые доказали, что оптический сенсор, основанный на методе комбинационного рассеяния света, работает с точностью 82 %. «Ответ» на количество лекарства в организме отражается в виде спектра (в формате графика). Новое исследование, направленное на изучение поверхностной химии и параметров взаимодействия молекул метотрексата в комплексе с наночастицами, что позволит повысить качество и точность методики. Результаты исследования представлены в авторитетном научном журнале RSC New Journal of Chemistry. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/nj/d5nj03970c
«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 позволит менять ориентацию метотрексата так, что сигнал будет усилен. Это, в свою очередь, может увеличить эффективность оптических сенсоров», — рассказал младший научный сотрудник лаборатории математического моделирования оптических свойств наноматериалов НОМЦ им. Софьи Ковалевской, младший научный сотрудник НОЦ «Фундаментальная и прикладная фотоника. Нанофотоника» 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.
Источник: Минобрнауки России
