Абакумов Максим Артемович — Ученые

К.х.н., доцент, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы»

Область научных интересов

Магнитные наночастицы, доставка лекарств, диагностика, онкология.

Область знаний по классификатору ОЭСР

Наноматериалы и нанотехнологии.

К.х.н., доцент, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы»

2015 г.-н.в. НИТУ МИСИС, доцент, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы».

2009 г.-н.в. ФГАОУ РНИМУ им. Н.И. Пирогова, доцент.

2017 г. Каролинский институт (Швеция), научный сотрудник.

2010-2012 гг. МГУ им. М.В. Ломоносова, с.н.с.

2010 г. Университет Омахи, Медицинский центр Небраски (США), стажировка по обмену.

Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова.

Основные результаты научной деятельности

Магистральным направлением в современной бионаномедицине является разработка методов синтеза магнитных наночастиц (МНЧ), обеспечивающих строгий контроль размера и формы, а также легкость модификации поверхности. На сегодняшний день МНЧ находят применение в качестве перспективных средств диагностики и терапии социально значимых заболеваний.

Были разработаны методы получения МНЧ на основе сложных оксидов железа (магнетит, маггемит, феррит кобальта). Были разработаны методы получения МНЧ сферической, кубической и стержневидной формы в диапазоне диаметров от 6-40 нм с узким мономодальным распределением по размерам. Основным преимуществом предложенных методов получения является легкость модификации поверхности низкомолекулярными лигандами и биосовместимыми полимерами. Были получены МНЧ, содержащие: лимонную кислоту, 3,4-дигдироксифенилуксуную кислоту, дофамин, аминосиланы, алициклические и ароматические карбоновые кислоты, полиакриловая кислота, полиаспарагиновая кислота, полиглутаминовая кислота, полилизин, человеческий или бычий сывороточный альбумин, сополимер полиэтиленгиколя и полипропиленгликоля (плюроник F127) и др. Благодаря широкому набору используемых соединений удалось подобрать их комбинации с МНЧ каждого размера и формы, которые обеспечили стабильность коллоидных растворов в физиологических условиях. В ряде случаев МНЧ были дополнительно модифицированы опухольспецифическими лигандами на основе антител и низкомолекулярных соединений. Полученные МНЧ были охарактеризованы комплексом физико-химических методов анализа, позволяющих однозначно установить точный химический состав, размер, форму и магнитные свойства.

МНЧ представляют собой уникальный класс наноматериалов, которые позволяют объединить свойства терапевтического и диагностического средства в одном препарате. Нами был оценен диагностический потенциал. Методом магнитно-резонансной томографии (МРТ) является одним из наиболее часто применяющихся методов неинвазивной диагностики. Так, для МНЧ, стабилизированных человеческим сывороточным альбумином (МНЧ-ЧСА) была показана эффективность визуализации методом МРТ опухолей различной природы, на примере глиобластомы, аденокарциномы молочной железы, карциномы толстой кишки и предстательной железы и др. В случае визуализации мультиформной глиобластомы для МНЧ-ЧСА были проведены полномасштабные доклинические исследования безопасности и эффективности, подтвердившие перспективность проведения дальнейших клинических испытаний. Для МНЧ ЧСА разработаны опытно промышленные регламенты получения и наработана опытная партия в соответствии со стандартами GMP. Тераностический потенциал подтвержден в экспериментах по терапии аденокарциномы молочной железы препаратом МНЧ-ЧСА, содержащим иммобилизованный доксорубицин (увеличение времени жизни животных с аденокарциномой молочной железы на 50%).

Метод ФДТ это перспективный подход к терапии онкологических заболеваний, основанный на использовании органических молекул (фотосенсибилизаторов), которые под действием лазерного излучения продуцируют токсичные для опухолевых клеток свободные радикалы кислорода. Иммобилизация на поверхности МНЧ-ЧСА молекул фотосенсибилизатора позволяет получать МНЧ, обладающие высокой активностью в фотодинамической терапии. В данном случае накопление фотосенсибилизатора было оценено с помощью метода МРТ, что позволяет проводить процедуру ФДТ в оптимальное время, соответствующее наибольшему накоплению лекарственного препарата с максимальной эффективностью. Так, на примере карциномы толстой кишки мыши было удалось достичь достоверного уменьшения размера опухоли в 100% случаев.

Магнитная гипертермия это экспериментальный метод терапии солидных опухолей осуществляемые за счет возможности введенных магнитных наночастиц поглощать энергию переменного электромагнитного поля и конвертировать ее в тепло. Таким образом, становится возможным обеспечить локальный нагрев опухоли до температуры выше 42-43℃, что приводит к гибели опухолевых клеток. Эффективность нагрева определяется набором параметров, среди которых ключевыми являются намагниченность и коэрцитивная сила материала, а также размер и форма наночастиц. На первом этапе был проведен скрининг МНЧ in vitro, с целью поиска МНЧ с наиболее высоким удельным коэффициентом поглощения электромагнитной энергии, обеспечивающих эффективный нагрев. Показано что МНЧ на основе феррита кобальта (CoFe2O4) являяются перспективными агентами для магнитной гипертермии. Высокое значение коэрцитивной силы позволяют регулировать температуру в опухоли с точностью до нескольких градусов и эффективно разрушить опухолевые клетки, не затрагивая окружающую здоровую ткань. Эксперименты in vivo на модели рака толстой кишки мыши показали, что у всех мышей, подвергнутых магнитной гипертермии, достоверно уменьшился рост опухоли, а 80% животных полностью излечились. Проведенные доклинические исследования токсичности при этом показали отсутствие токсического эффекта в тестах in vitro и in vivo.

Благодаря разнообразию используемых подходов к химической модификации удалось получить стабильные водные суспензии наночастиц и была показана их высокая эффективность в качестве контрастных средств для МРТ, средств для доставки лекарств, а также в терапии опухолей методом магнитной гипертермии. Результаты работы опубликованы в ведущих рецензируемых журналах: Journal of Controlled Release (IF= 7.877), Journal of Colloid and Interface Science (IF=6.361), Acta Biomaterialia (IF= 6.319), Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine (IF= 5.57), Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (IF=3.973), Langmuir (IF=3.683), Journal of Biochemical and Molecular Toxicology (IF= 2.965), Journal of Magnetism and Magnetic Materials (IF= 2.683).

Индекс Хирша по Scopus — 13.

Количество статей по Scopus — 85.

Значимые исследовательские проекты, гранты

Грант РФФИ № 16-33 −60180 мол_а_дк «Гибридные материалы на основе наночастиц оксида железа и производных природных хлорофиллов», 2016-2018 гг. Размер финансирования: 5 100 000 рублей. Руководитель.
Государственный Контракт № 14.N08.11.0059 «Доклинические исследования контрастного средства на основе магнитных наночастиц оксида железа для диагностики опухолей головного мозга», 2015-2017 гг. Размер финансирования: 44 000 000 рублей. Ответственный исполнитель.
Грант Президента РФ МК-6371.2016.7, 2016-2017 гг. Размер финансирования: 1 200 000 рублей. Руководитель.
Grant of the Swedish Institute Nr 19806/2016 «INNOVIMMUNE: Baltic platform for the innovative immunotherapies», 2017-2018 гг. Размер финансирования: 5000 €. Руководитель.
Грант РНФ 17-74- 10169 «Магнитные наночастицы оксида железа, загруженные цисплатином в диагностике и терапии опухолевых заболевании». Размер финансирования: 4 500 000 рублей. Руководитель.
Соглашение № 14.575.21.0147 о предоставлении субсидии «Разработка технологии персонализированной оценки и прогнозирования эффективности доставки наноформуляций противоопухолевых препаратов с использованием комплекса интравитальных методов исследования». Размер финансирования: 60 000 000 рублей. Ответственный исполнитель.

Значимые публикации

Intravital imaging of liposome behavior upon repeated administration: A step towards the development of liposomal companion diagnostic for cancer nanotherapy Journal of Controlled Release, 2021, 330, стр. 244-256.
Temperature-controlled magnetic nanoparticles hyperthermia inhibits primary tumor growth and metastases dissemination Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 2020, 25, 102171.
Extravasating Neutrophils Open Vascular Barrier and Improve Liposomes Delivery to Tumors ACS Nano, 2019, 13(11), стр. 12599-12612.
Intravital microscopy reveals a novel mechanism of nanoparticles excretion in kidney Journal of Controlled Release, 2019, 307, стр. 368-378.
Synthesis and characterization of bacteriochlorin loaded magnetic nanoparticles (MNP) for personalized MRI guided photosensitizers delivery to tumor Journal of Colloid and Interface Science, 2019, 537, стр. 132-141.
Toxicity of iron oxide nanoparticles: Size and coating effects Journal of Biochemical and Molecular Toxicology, 2018, 32(12), e22225.
Multimodal doxorubicin loaded magnetic nanoparticles for VEGF targeted theranostics of breast cancer Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 2018, 14(5), стр. 1733-1742.
VEGF-targeted magnetic nanoparticles for MRI visualization of brain tumor Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 2015, 11(4), стр. 825-833.
Core-shell-corona doxorubicin-loaded superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles for cancer theranostics Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2015, 136, стр. 1073-1080.

ORCID: 0000-0003-2622-9201.

Web of Science ResearcherID: O-5728-2017.

РИНЦ AuthorID: 784837.

Scopus AuthorID: 57202251748.

SPIN-код: 5768-8174.

Значимые патенты

2723894 (18.06.2020). Способ получения препарата для диагностики новообразований методом магнитно-резонансной томографии.
2530762 (10.10.2014). Способ диагностики мультиформной глиобластомы с помощью МРТ.
2659949 (04.07.2018). Способ получения препарата на основе магнитных наночастиц (МНЧ) оксида железа для МРТ-диагностики новообразований.
2657545 (14.06.2018). Лекарственный препарат для лечения рака молочной железы.
2723932 (18.06.2020). Препарат для диагностики новообразований методом магнитно-резонансной томографии.
2712212 (27.01.2020). Способ лечения онкологических заболеваний с помощью инъекций лекарственного препарата.
2657835 (15.06.2018). Способ получения системы для доставки противоопухолевого препарата в клетки опухоли.
2664062 (14.08.2018). Способ получения кластеров из наночастиц магнетита.