Ученые БФУ имени Иммануила Канта вместе с коллегами синтезировали наноструктуры из золота и оксидов железа, которые благодаря своей уникальной звездообразной форме обладают улучшенными магнитными и оптическими свойствами. Полученные частицы безопасны для здоровых клеток человека и могут использоваться для терапии опухолей. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Наногетероструктуры — это наноразмерные объекты, состоящие из нескольких функциональных соединений с различными физико-химическими свойствами, например металла и оксида металла. От взаимного расположения компонентов такой структуры зависят ее магнитные и оптические свойства. Первые позволяют управлять движением наноструктур в организме с помощью внешнего магнитного поля, что, в частности, может вызвать разрушение раковых клеток, если приложить низкочастотное магнитное поле. Оптические свойства помогают визуализировать, то есть отслеживать частицы в организме человека и могут использоваться для проведения фототермальной терапии, при которой клетки нагреваются и разрушаются под действием света определенной длины волны. Эти характеристики могут использоваться совместно, что обеспечит более эффективное разрушение раковых клеток.
Ученые из Научно-образовательного центра «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ с зарубежными коллегами синтезировали наноструктуры, состоящие из золота и оксидов железа, которые можно использовать при фототермическом и магнитомеханическом лечении онкологических заболеваний. Исследователи проанализировали структуру полученных частиц. Последние обладали звездообразной формой и имели ядро из золота, окруженное оболочкой из оксида железа. Авторы показали, что форма и оптический отклик частиц отлично подходят для комбинированной терапии рака. Кроме того, ученые проверили действие частиц на клетки рака молочной железы, а также на культуру клеток, из которых в норме образуются стенки кровеносных сосудов. Клетки предварительно выдерживали с культуральной средой с заранее определенными концентрациями наночастиц. Оказалось, что наноструктуры обладали хорошей биосовместимостью, то есть были мало токсичными и не влияли на жизнеспособность здоровых клеток. При этом под воздействием переменного магнитного поля низкой частоты жизнеспособность раковых клеток с наноструктурами снижалась на 65%, а при воздействии света — на 45% за счет локального нагрева наночастиц. Эффективность подхода также была подтверждена морфологическими изменениями в раковых клетках, включая их «усадку» после терапии переменным магнитным полем или светом.
«Целью данного исследования были разработка и исследование многофункциональных наночастиц с особыми магнитными и оптическими свойствами. Такие наночастицы являются перспективным материалом для использования в биомедицине для лечения раковых заболеваний. Поэтому в данной статье помимо подробной характеризации физико-химических свойств полученных образцов были проведены исследования цитотоксичности при приложении различных внешних стимулов (оптического излучения и магнитного поля) и показана эффективность обоих подходов», — рассказывает Александр Омельянчик, научный сотрудник НОЦ «Умные материалы и биомедицинские приложения».
В исследовании приняли участие ученые из Института химии металлоорганических соединений — C.N.R. (Италия), Университета Сиены (Италия), Университета Флоренции (Италия), Пизанского университета (Италия) и Университета Сарагосы (Испания).
#наукаиобразование #физики #медицина #рак #онко #калининградскаяобласть #наука