Исследователи Томского политехнического университета совместно с коллегами синтезировали суперпарамагнитные наночастицы магнетита, легированного галлием, используя два различных подхода. Ученые изучили структурные, морфологические и магнитные свойства материала, а также проверили его биосовместимость in vitro на клеточных линиях глиобластомы и фибробластов. Полученные результаты подтвердили потенциал новых наночастиц для онкотераностики — направления, объединяющего диагностику и терапию онкозаболеваний.
Два метода — одна цель
Магнетит давно применяется в биомедицине: для усиления контраста МРТ, адресной доставки лекарств и магнитной гипертермии. Однако при создании систем доставки препаратов возникает проблема нестабильного удержания лекарства и преждевременной утечки.
Легирование структуры магнетита ионами других металлов позволяет обойти это ограничение, создавая синергию полезных свойств различных элементов.
Выбор пал на галлий — металл, уже зарекомендовавший себя в онкологии благодаря противовоспалительным, иммуномодулирующим свойствам и способности снижать уровень кальция в крови. Противораковый механизм ионов галлия основан на их биологической мимикрии под оксид железа. Однако клиническое применение соединений галлия — нитрата, мальтолата и хлорида — сталкивается с серьезными ограничениями. Внутривенное введение вызывает высокую нефротоксичность и снижение эффективности.
«Поэтому улучшение стратегий доставки для повышения тканеспецифического воздействия галлия и минимизации его системной токсичности остается важной задачей. Сочетание преимуществ ионов галлия и наночастиц магнетита посредством стратегии легирования может обеспечить новый перспективный путь для терапии рака» — поясняет руководитель исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Чернозем.
В отличие от традиционных химиотерапевтических агентов, предлагаемые наночастицы действуют как самотерапевтические системы. Встроенный галлий обеспечивает противораковый эффект, а магнитная чувствительность позволяет управлять частицами и визуализировать их на МРТ. Это дает возможность одновременно лечить и проводить диагностику, снижая системную токсичность.
Сравнение двух подходов
Наиболее распространенный метод синтеза — термическое разложение металлоорганических прекурсоров — имеет существенные недостатки для биомедицинских применений. Альтернативами выступают соосаждение, сольвотермический синтез, золь-гель-процесс и сжигание в растворе. Однако, как отмечает соисследователь, доцент отделения ядерно-топливного цикла Инженерной школы ядерных технологий Лилия Леонова, «систематическое сравнение золь-гелевого и сольвотермического методов синтеза наночастиц магнетита, легированного галлием, с акцентом на взаимосвязь их структуры и свойств для потенциального противоракового применения еще не проводилось».
В рамках исследования ученые применили оба метода и всесторонне изучили полученные образцы. Оба способа позволили получить однофазные наночастицы с улучшенными магнитными свойствами. Предварительные испытания in vitro на клетках глиобластомы и фибробластов при воздействии магнитного поля низкой интенсивности подтвердили биосовместимость материала.
«Полученные результаты подтвердили потенциал наночастиц магнетита, легированных галлием, в качестве новых перспективных терапевтических, магнитно-управляемых наноплатформ для целенаправленного лечения рака. Также была установлена взаимосвязь синтеза, структуры и свойств наночастиц, определены оптимальные условия для сочетания противоракового потенциала галлия с магнитными свойствами магнетита», — резюмирует директор Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Роман Сурменев.
Кстати
Разработка открывает путь к созданию магнитоуправляемых наноплатформ для адресного воздействия на злокачественные опухоли, где диагностическая функция органично сочетается с терапевтической без риска системной интоксикации.
Подписывайтесь на АиФ в  MAX
|
