Гибрид с гумином: новый метод синтеза наночастиц, потенциально полезных для терапии рака

7 сентября 2020 г., Москва — Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН создали новую гибридную структуру из магнитных наночастиц и гуминовых молекул. Предложенный гибрид биосовместим, его производство не требует больших затрат, и в перспективе его можно будет применять для магнитной диагностики и высокотемпературной терапии онкозаболеваний. Статья о разработке опубликована в Nanomaterials.

Один из самых эффективных способов выявления онкозаболеваний на ранней стадии – магнитно-резонансная томография (МРТ). Для повышения точности в организм может вводиться специальный контрастный магнитный агент, чтобы дополнительно «подсветить» злокачественные образования. Этот же самый агент можно использовать для последующей терапии – под воздействием высоких температур частицы будут нагреваться и разрушать раковые клетки.

Коллектив ученых НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН предложил гибрид магнитной наночастицы – магнетита (Fe₃O₄) – и гуминовых молекул. Сам по себе оксид железа обладает токсичностью в отношении организма человека, поэтому его необходимо стабилизировать особой биосовместимой оболочкой. Гуминовые субстанции, образующиеся в процессе разложения органических веществ, представляют собой высокомолекулярные соединения, отличающиеся высокой биосовместимостью.

Так, в работе было продемонстрировано позитивное влияние использования гумат-анионов в качестве стабилизаторов поверхности наночастиц. Кроме того, ученые показали, что использование нетрадиционного микроволнового подхода к нагреву реакционной смеси существенно улучшает морфологические свойства наночастиц магнетита. Важной особенностью данной работы является так называемый «однореакторный подход», в результате которого значительно сокращается время синтетических процедур и в целом упрощается методология синтеза биосовместимых магнитных наночастиц.

«В данной работе было показано, что при использовании микроволнового нагрева реакционной смеси наночастицы отличаются большей монодисперсностью. Также мы установили, что протокол введения стабилизатора существенно меняет свойства нанопорошков. Полученные образцы отличаются суперпарамагнитными свойствами с намагниченностью насыщения, характерной для объемных наночастиц большего размера. Они очень стабильны в модельных растворах для внитривенного вливания, что делает их хорошими кандидатами для биомедицинских приложений in vivo, например, для доставки лекарств, гипертермии и т.д.», – комментирует Егор Костюхин, ведущий инженер Лаборатории нанохимии и экологии.

По словам коллектива, полученные результаты полезны для ученых-материаловедов, которые ищут подходящую стратегию и условия синтеза гидрофильных магнитных наночастиц с заданными физическими свойствами.