19.07.2023

Разработаны нетоксичные наночастицы c магнитными свойствами для биомедицины

Разработаны нетоксичные наночастицы c магнитными свойствами для биомедицины

Ученые Томского политеха разработали новые магнитоэлектрические наноструктуры на основе биосовместимых материалов — это позволяет использовать их в биомедицине, например, для изготовления композитных материалов для регенеративной медицины, биосенсоров, адресной доставки лекарств. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале Nano-Micro Small (Q1; IF: 15,153).

Наноразмерные структуры, которые приводятся в движение внешним источником — магнитным полем или ультразвуком, имеют больший потенциал для использования их в качестве неинвазивных хирургических инструментов. Ученые из Томска синтезировали новые наночастицы с магнитоэлектрическими свойствами для биомедицинских приложений — ранее в России подобные структуры разрабатывались только для приложений в электронике.

Новые гетероструктуры созданы по типу «ядро-оболочка», что позволяет получить материал с магнитоэлектрическими свойствами. Ядро представляет собой магнитострикционный материал — феррит марганца, который во внешнем магнитном поле может растягиваться и сжиматься. Его покрывает оболочка из пьезоматериала — модифицированного титаната бария. Когда механическое напряжение подается на ядро, деформация переходит на пьезооболочку и возникает электрический потенциал. Под действием внешнего магнитного поля этот поверхностный заряд можно перераспределять, меняя поляризацию. Создаваемый магнитоэлектрический эффект приводит к высвобождению лекарства, которое содержится на поверхности наноструктуры, по требованию в условиях переменного магнитного поля за счет изменения поляризации.

Кроме того, замена феррита кобальта, обычно применимого при создании таких гетероструктур, на феррит марганца помогла избежать токсического эффекта. Феррит марганца также является рентгеноконтрастным веществом: при помощи томографа можно отслеживать его распределение и накопление в организме. Это обуславливает высокую биосовместимость наноразмерных структур. Они способны встраиваться в организм и стимулировать реакции клеток и тканей, необходимые для достижения оптимального терапевтического эффекта.

Многие процессы в организме управляются электрическими биосигналами. Сейчас ученые активно исследуют потенциал наноструктур для разработки на их основе нейростимуляторов для лечения болезней Паркинсона и Альцгеймера. На данном этапе исследования ученые тестируют наноструктуры на биологических моделях и клеточных линиях. Это позволит подобрать оптимальные эксплуатационные параметры, такие как сила магнитного поля и время воздействия, для усиления положительного эффекта воздействия наночастиц и снижения негативного.



СМОТРИТЕ ТАКЖЕ