Медицинская биофизика

Направление медицинская биофизика основано на использовании в медицине результатов фундаментальных исследований в области мембранных процессов, фотобиологии, биофизики клетки. Эти результаты медицина использует для познания на молекулярном уровне механизмов возникновения заболеваний, для ранней диагностики, для выработки способов воздействия на патологические процессы.

Важным направлением исследований в области биофизики клетки, имеющим прикладное медицинское значение, являются исследования функциональных свойств эритроцитов и связи изменения формы и объема клетки, а также вязкости и проницаемости клеточной мембраны, с конформацией гемопорфирина гемоглобина и эффективностью переноса кислорода. Обнаружено, что эти свойства изменяются в условиях развития различных заболеваний (артериальной гипертонии и ишемической болезни сердца), в условиях космического полета и др.

К числу актуальных проблем медицинской биофизики относится разработка методов адресной доставки лекарств и генетического материала в клетки. Эти исследования находятся на стыке биофизики, молекулярной биологии, биоинженерии, нанобиолотехнологии, фармакологии и онкологии. Одним из методов является опосредованный мембранными рецепторами эндоцитоз – процесс избирательного концентрирования и поглощения клеткой веществ, для которых на плазмалемме существуют специфичные интернализуемые рецепторы.

Большое место в этих работах занимает проблема внутриклеточной доставки противораковых лекарств, например, фотосенсибилизаторов или α-излучателей. Удалось также продемонстрировать возможность доставки генов in vivo, например, в эпителиальные клетки молочных желез с использованием конструкций, доставляющих ДНК путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза. Этот же подход был эффективно использован и для трансфекции ранних эмбрионов млекопитающих.

Одним из перспективных направлений использования достижений биофизики фотобиологических процессов в медицине является разработка антимикробной фотодинамической терапии – нового перспективного метода лечения инфекций кожи и слизистых, основанный на избирательной окислительной деструкции патогенных микроорганизмов при комбинированном воздействии красителя (фотосенсибилизатора) и оптического излучения соответствующего спектрального состава.

Исследования по молекулярной фотобиологии микроорганизмов и зондовый микрофлуориметрический анализ клеток млекопитающих позволяют оценить механизмы модифицирующего и повреждающего действия на клетки биологически активных факторов различной природы (электромагнитного излучения рентгеновского и ультрафиолетового и видимого диапазонов, изменения силы тяжести, гипоксии и реоксигенации, активных форм кислорода, биологически активных веществ, регуляторных пептидов, ряда фармакологических препаратов, включая фотосенсибилизаторы). На базе проводимых исследований ведется работа по созданию клеточных тест-систем и животных моделей моделей для оценки эффективности биологического действия различных факторов физической и химической природы.