Конкурс «Био/Мол/Текст»-2025/2026

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «Био/Мол/Текст»-2025/2026.

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

---

Партнер номинации — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

---

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Представьте себе подземный тоннель под городом — сложную систему, куда нельзя попасть без риска разрушить конструкции. Если туда отправить груз, можно только гадать, доехал ли он, где сейчас находится и не развалился ли по пути. Чтобы проверить, раньше приходилось бы ломать стену. Но если вдруг в тоннеле поставить сеть камер видеонаблюдения, можно увидеть движение груза, работу механизмов, состояние покрытия. Именно это делают оптические технологии с кожей: они дают исследователям возможность наблюдать за лекарством в реальном времени, не разрушая ткань.

Ученые научились видеть то, что раньше скрывала кожа: с помощью неинвазивных оптических технологий исследователи впервые системно описали, как микро- и наночастицы с лекарством проходят через волосяной фолликул, где накапливаются, и какие процессы запускают в тканях. Этот обзор, опубликованный в Advanced Drug Delivery Reviews [1], стал основой для проекта, выполняемого международной научной командой при поддержке РНФ. Новые методы позволяют наблюдать лечение без биопсий и боли, делают терапию точнее и безопаснее, а будущие лекарственные формы — эффективнее и более адресными. Такой подход открывает путь к персонализированной дерматологии, где дозировка подбирается по реальным параметрам кожи конкретного человека.

Почему врачу важно видеть то, что скрыто под кожей

Доставка лекарств в кожу всегда была похожа на работу с повязкой на глазах. Препарат наносили на поверхность, затем наблюдали за клиническим эффектом, пытаясь догадаться, насколько глубоко он проник, достиг ли клеток-мишеней и сохранился ли в нужной концентрации. Между точкой нанесения и реальным терапевтическим действием зияла большая «слепая зона». Убрать ее можно было только одним способом — биопсией, болезненной процедурой, которую сложно повторять много раз на одном и том же участке кожи [2]. Именно поэтому направление неинвазивной визуализации давно ждало своего технологического прорыва.

В центре сегодняшнего внимания — волосяной фолликул [1]. Его часто представляют как «корень волоса», но это гораздо большее. Это миниатюрный резервуар, насыщенный клетками, ферментами, иммунными структурами и богатой микроциркуляцией. Через такой «портал» можно доставлять лекарственные вещества для лечения дерматитов, акне, розацеа, воспалительных заболеваний кожи, грибковых и бактериальных инфекций, алопеции. Преимущества очевидны: неинвазивность, точность, возможность работать с микродозами, снижение нагрузки на организм. Но оставалась одна серьезная проблема — как увидеть, что происходит с лекарством внутри кожи после нанесения.

Что умеют современные оптические методы

Фундамент, на котором сегодня строится весь оптический мониторинг кожи, заложен в работах заведующего кафедрой оптики и биофотоники СГУ, члена-корреспондента РАН профессора Валерия Викторовича Тучина — основателя биофотоники как научного направления (рис. 1). Именно он предложил и развивал подходы, в которых свет используется не как вспомогательный источник, а как полноценный инструмент исследования живых тканей без их повреждения. Эти идеи превратились в основу современных технологий визуализации кожи in vivo и оптического просветления биологических тканей, которые сегодня позиционируются как центральный элемент биофотоники — междисциплинарной области, использующей взаимодействие света и живых тканей для неинвазивной диагностики и исследования в клинике и науке [3].

Большинство биологических тканей мутные: они сильно рассеивают свет, из-за чего мы не можем «заглянуть» вглубь организма без разрезов. Оптическое просветление решает эту проблему, временно уменьшая рассеяние света в тканях. Для этого в ткань вводят биосовместимый агент с показателем преломления выше, чем у воды, которая составляет основную часть мягких тканей. Такой агент выравнивает оптические свойства внутритканевой среды и рассеивающих структур, благодаря чему свет проходит глубже и ткань становится более прозрачной.

Оптический мониторинг позволяет оценивать эффективность терапии индивидуально, учитывая глубину, плотность и особенности фолликулов конкретного человека. Авторы подробно анализируют современные неинвазивные оптические методы — оптическую когерентную томографию, конфокальную лазерную микроскопию, двухфотонную томографию, флуоресцентную микроскопию по времени жизни, рамановскую и отражательную спектроскопию.

Каждая технология «видит» в коже свое и дополняет другое: структурные слои, химический состав, динамику проникновения, распределение лекарственных контейнеров и их деградацию.

По словам руководителя исследования — старшего научного сотрудника лаборатории «Дистанционно управляемые системы для тераностики» Саратовского университета Юлии Свенской, «... важность получения как можно более полной информации о глубине внутрифолликулярного проникновения, профилях деградации носителей, кинетике высвобождения препарата и эффектах в коже делает неинвазивные оптические методы необходимыми для качественного и количественного исследования интра- и трансфолликулярной доставки in vivo» (комментарий взят автором). Эти методы фактически заменяют скальпель лучом света — дают возможность увидеть, что происходит под кожей, не нарушая ее.

Ключевая идея обзора — мультимодальный подход. Он предполагает, что несколько оптических методов работают вместе и дополняют друг друга. Одни технологии показывают строение кожи и фолликула — то есть форму, слои и расположение частиц внутри тканей. Другие позволяют «увидеть химию»: определить состав носителей, наличие препарата внутри них и химические изменения, которые происходят по мере его высвобождения. Есть методы, которые фиксируют, на какую глубину погружаются частицы, и технологии, способные по флуоресценции различать, сохранился ли носитель, распался ли он и насколько активно взаимодействует с окружающей тканью. Когда все это объединяется, исследователь получает живую, многослойную картину поведения лекарства под кожей — от момента попадания в фолликул до завершения его работы.

Интересно и другое направление — технология оптического просветления тканей. Она уменьшает рассеяние света в тканях и тем самым позволяет напрямую заглянуть в них глубже. Но у нее есть и неожиданный дополнительный эффект: некоторые просветляющие агенты усиливают проникновение микро- и наночастиц в кожу, включая фолликулы. Так технология визуализации становится одновременно и вспомогательным методом доставки.

Как исследователи продолжают развивать тему

Подходы, описанные в обзоре, уже используются командой авторов в их собственном проекте, поддержанном грантом РНФ № 22-73-10194. Ученые создают биорезорбируемые субмикронные контейнеры для направленной доставки глюкокортикоидов в волосяные фолликулы. Оптические методы применяются для оценки степени проникновения этих носителей, их поведения в коже и реакции тканей на лечение. По сути, обзор служит фундаментом для практической работы: от теоретического анализа технологий исследователи переходят к созданию реального инструментария для клинической дерматологии будущего.

За последние полтора года группа опубликовала ряд статей по теме в таких журналах, как BioNanoScience [9], Optics and Spectroscopy [10], Journal of Materials [11]. Это свидетельствует о том, что работа ведется активно и последовательно, а интерес к теме растет как в фармакологии, так и в материаловедении и биофотонике.

Почему это важно

Практическая значимость этой работы выходит далеко за рамки лабораторных экспериментов. Оптический мониторинг позволяет увидеть, как именно лекарство распределяется внутри волосяного фолликула, а значит — подобрать схему лечения точнее и безопаснее. Глубина, плотность и форма фолликулов у каждого человека различаются, поэтому один и тот же препарат может работать по-разному. Теперь становится возможным обследовать кожу заранее и определять дозировку не «на глаз», а с опорой на реальный объем фолликулярного резервуара и индивидуальные особенности пациента.

Исследователи подчеркивают: «Предварительное исследование состояния фолликулов у каждого пациента позволит точнее определить количество носителей; постлечебный контроль – оценивать, насколько эффективно они заполняют фолликулы и какие изменения происходят в коже» (комментарий взят автором). Это шаг к персонализированной дерматологии, где лечение подбирается так же точно, как оправа для очков – по индивидуальным параметрам.

Особенно это важно для препаратов, которые эффективны, но требуют осторожного обращения — например, глюкокортикоидов. Если доставить их точно в очаг, можно снизить дозировку и уменьшить частоту нанесений, а значит — минимизировать побочные эффекты. Для пациентов с хроническими кожными заболеваниями это означает более мягкую, безопасную и долгосрочную терапию.

Но значение работы шире клиники. То, что происходит под кожей на глубине всего нескольких миллиметров, определяет течение многих заболеваний: воспалений, инфекций, иммунных нарушений. Оптические методы позволяют наблюдать эти процессы без разрезов и боли — а значит, делают диагностику гуманнее и доступнее. Это сокращает необходимость в биопсиях, уменьшает объем экспериментов на животных и ускоряет разработку новых лекарственных форм.

В итоге свет становится инструментом, который помогает и врачу, и пациенту: он делает терапию точнее, безопаснее и индивидуальнее. Так персонализированная медицина перестает быть далекой перспективой и превращается в реальную клиническую практику — без скальпеля, но с гораздо большим пониманием того, что происходит под кожей.

Литература

1. Yulia I. Svenskaya, Roman A. Verkhovskii, Sergey M. Zaytsev, Juergen Lademann, Elina A. Genina. (2025). Current issues in optical monitoring of drug delivery via hair follicles. Advanced Drug Delivery Reviews. 217, 115477;
2. Maxim E. Darvin. (2023). Optical Methods for Non-Invasive Determination of Skin Penetration: Current Trends, Advances, Possibilities, Prospects, and Translation into In Vivo Human Studies. Pharmaceutics. 15, 2272;
3. Valery V. Tuchin, Elina A. Genina, Elena S. Tuchina, Anna V. Svetlakova, Yulia I. Svenskaya. (2022). Optical clearing of tissues: Issues of antimicrobial phototherapy and drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 180, 114037;
4. David Huang, Eric A. Swanson, Charles P. Lin, Joel S. Schuman, William G. Stinson, et. al.. (1991). Optical Coherence Tomography. Science. 254, 1178-1181;
5. Amicia D. Elliott. (2020). Confocal Microscopy: Principles and Modern Practices. CP Cytometry. 92;
6. Peter T. C. So, Chen Y. Dong, Barry R. Masters, Keith M. Berland. (2000). Two-Photon Excitation Fluorescence Microscopy. Annu. Rev. Biomed. Eng.. 2, 399-429;
7. V. I. Shcheslavskiy, M. V. Shirmanova, K. S. Yashin, A. C. Rück, M. C. Skala, W. Becker. (2025). Fluorescence Lifetime Imaging Techniques—A Review on Principles, Applications and Clinical Relevance. Journal of Biophotonics. 18;
8. Andrea Orlando, Filippo Franceschini, Cristian Muscas, Solomiya Pidkova, Mattia Bartoli, et. al.. (2021). A Comprehensive Review on Raman Spectroscopy Applications. Chemosensors. 9, 262;
9. Polina A. Demina, Mariia S. Saveleva, Roman A. Verkhovskii, Roman A. Anisimov, Pavel S. Pidenko, Yulia I. Svenskaya. (2025). Investigation and Release Profile Optimization for Vaterite-Based Carriers Loaded with Betamethasone Dipropionate. BioNanoSci.. 15;
10. Svenskaya Yu. I., Demina P. A., Saveleva M. S., Prikhozhdenko E. S., Pidenko P. S., Shtykov S. N. (2024). Microscopic and spectral study of the release kinetics of betamethasone dipropionate from vaterite carriers in aqueous media. Optics and Spectroscopy. 3, 239;
11. Yulia I. Svenskaya, Elina A. Genina, Bogdan V. Parakhonskiy, Ekaterina V. Lengert, Ekaterina E. Talnikova, et. al.. (2019). A Simple Non-Invasive Approach toward Efficient Transdermal Drug Delivery Based on Biodegradable Particulate System. ACS Appl. Mater. Interfaces. 11, 17270-17282.