Для заживления язв желудка. Разработана технология создания биосовместимых магнитных материалов

Команда уральских физиков, химиков и медиков разработала технологию создания и аттестации магнитных жидкостей, содержащих биосовместимые наночастицы. Жидкости с наночастицами можно использовать для медицинских целей, в частности, для определения размеров, формы, положения, а при необходимости — и безоперационной деактивации опухолей, заживления язв желудка, лечения тромбоза.

Особенность магнитных наночастиц в том, что их можно адресно доставлять в определенные места организма и с их помощью выявлять проблемы. Позволяют это делать и современные инструменты детектирования, которые улавливают очень слабые магнитные поля адресно введенных в организм наночастиц и даже определяют их концентрацию в определенной зоне организма. Описание методологии исследовательский коллектив опубликовал в «Коллоидном журнале».

«Наши коллеги химики и медики работают с феррогелями, которые имитируют живую ткань, фактически играют роль протезов в некоторых случаях. Для синтеза феррогелей сначала получают магнитную жидкость, — рассказывает соавтор исследования, профессор-исследователь кафедры магнетизма и магнитных материалов УрФУ Галина Курляндская. — Феррогель можно использовать как “пластырь” при язве желудка, и рана зарастет быстрее. Для этого необходимо доставить феррогель в нужное место и закрепить его там в конкретном положении. Сделать это можно благодаря наличию в составе феррогеля магнитных частиц, движение которых управляется магнитным полем. Такие работы и исследования сегодня крайне актуальны во всем мире. Вообще магнитные материалы используют даже в детской хирургии. Однако проблема в том, что нам нужны собственные технологии аттестации магнитных наноматериалов для биомедицины, в особенности в свете импортозамещения и санкций в отношении России».

В работе ученые использовали магнитные наночастицы оксида железа, маггемита — недорогие магнитные наноматериалы с высокой степенью биосовместимости. На сегодня исследователи научились создавать крошечные магнитные наночастицы (диаметром 10–15 нанометров; для сравнения — толщина человеческого волоса 50 000–70 000 нанометров) большими партиями (до 400 граммов) с различными параметрами. В УрФУ синтезировали суспензию (магнитную жидкость, в которой наночастицы не слипаются) и исследовали взаимодействие наночастиц с костномозговыми клетками человека, обеспечивая либо закрепление на поверхности, либо проникновение наночастиц внутрь клеток.

«Мы использовали костномозговые клетки, потому что, во-первых, давно с ними работаем, так как они широко используются в медицине. Во-вторых, при выращивании и с помощью определенных манипуляций их можно модифицировать в клетки нескольких типов, соответствующие разным видам тканей, — поясняет Галина Курляндская. — Зачем вводить наночастицы в клетки? Дело в том, что как только частицы попадают в кровь, их тут же атакуют и деактивируют макрофаги, а в клетках наночастицы не воспринимаются инородным телом и их можно доставить к месту локальной терапии».

Наночастицы можно использовать в адресной доставке лекарств, например, при тромбозе: их связывают с лекарством-тромболитиком, а затем доставляют прямо в область тромба для адресного лечения и уменьшения побочных эффектов. С помощью наночастиц можно аккуратно деактивировать злокачественные опухоли за счет локального нагрева. Для каждой цели создаются свои суспензии, которые тестируются с различными клеточными культурами.

Наночастицы, созданные уральскими учеными, можно использовать не только в биомедицинских целях, поясняют физики. На их основе можно создавать композиты для защиты медицинского и другого оборудования от электромагнитных шумов. Кроме того, наночастицы в составе полимерных композитов можно использовать для улучшения характеристик детекторов положения (на сборочных линиях), ориентации (на транспорте) и мн. др.

Например, с использованием таких частиц можно создавать магнитные материалы нового поколения для магнитных холодильников, которые работают эффективнее традиционных и более безопасны для окружающей среды. В целом на кафедре магнетизма и магнитных наноматериалов УрФУ разрабатывают одни из самых чувствительных сенсоров слабых магнитных полей, позволяющих детектировать поля рассеяния магнитных наночастиц, датчики, работающие на основе гигантского магнитного импеданса.

Отметим, участие в работе приняли специалисты Уральского федерального университета, Института медицинских клеточных технологий, Уральского государственного медицинского университета, Института электрофизики Уральского отделения РАН. Работа выполнена в рамках договора НИР по оценке концентрации магнитных наночастиц оксидов железа в биологических образцах, государственного задания Министерства здравоохранения РФ (проект № 121032300335–1 «Магнитоактивные микросистемы-имплантаты биологических тканей на основе феррогелей») и при финансовой поддержке по программе «Приоритет-2030».

Изображения: пресс-служба УрФУ / Родион Нарудинов.