Магнитные терапевтические наночастицы используются для диагностики и лечения болезней. Первые исследования поведения таких наночастиц на долговременной основе в организме животных были проведены отечественными учеными – группой биохимиков из ИБХ РАН, ИОФ РАН, РНИМУ, НИЯУ МИФИ, Университета «Сириус» и МФТИ.
Магнитные наночастицы применяются для адресной доставки лекарственных веществ – это одно из инновационных направлений в современной диагностике и лечении заболеваний. Сам процесс выглядит так: «умные» магнитные наночастицы, которые транспортируют лекарства, должны самостоятельно определять очаг болезни и оказывать терапию. К примеру, существуют составы магнитных наночастиц с сахарами – они помогают при железодефицитной анемии.
Несмотря на то, что наночастицы уже допущены для использования в медицине, еще недавно стоял вопрос: каково их поведение после осуществления терапии?
Российские ученые выяснили, как происходит процесс «старения» и распада магнитных наночастиц в организме животных (результаты исследования опубликованы в издании ASC Nano). Командой биохимиков был разработан спектральный магнитный метод детекции материалов, благодаря которому сигнал магнитных наночастиц отделяется от железа в организме.
На иллюстрации видно, что мышь расположили над магнитной катушкой так, чтобы печень и селезенка животного находились в зоне влияния катушки, с помощью которой оказывается воздействие на магнитные наночастицы. По магнитному отклику измеряется остаток железа в составе частиц и количество этого компонента при переходе в состав белков.
Разработка не предполагает гибель животных во время проведения измерений, и метод имеет высокую чувствительность.
Российским исследователям удалось сравнить скорость деградации 17 типов магнитных наночастиц и изучить факторы, влияющие на биоразложение частиц в организме: размер, заряд поверхности, дозу, внутреннее строение и покрытие. Выяснилось, что после попадания в кровь наночастицы накапливаются в лизосомах и в дальнейшем медленно растворяются под действием ферментов и кислоты.
Интересно, что биохимики доказали влияние на этот процесс не только внутреннего строения материала, но и дизайна наночастиц – благодаря ему время, затраченное на разложение, можно сократить с нескольких лет до всего одного месяца.
В качестве примеров: частицы с отрицательным зарядом, по результату исследования, деградировали быстрее всего; полимер глюкуроновой кислоты слабее остальных замедлял растворение частиц, а самому сильному замедлению способствовал полистирол.
В ходе эксперимента ученые заметили, что из организма не выводится избыток железа, образовавшийся при растворении наночастиц. При этом у мышей стало хуже усваиваться железо, поступающее из пищи. Биохимики обнаружили, что этот компонент в результате переходил в низкотоксичные формы, затем откладывался в печени и селезенке, после чего организм использовал железо для создания эритроцитов, регуляции процессов метаболизма и так далее.
Важное открытие – выявление отсутствия токсичности магнитных наночастиц для организма на долговременной основе. Среди изменений в ходе исследования было отмечено отложение избыточного железа в селезенке и печени, а также временное увеличение популяции клеток иммунитета – они принимают участие в распознавании и переработке частиц.
В комментарии порталу Naked Science один из авторов научной статьи, заведующий лабораторией нанотехнологий МФТИ отметил, что измерения проводились больше года, и «работа была бы невозможна без создания подхода для неинвазивной детекции магнитных частиц в организме».
Специалист рассказал, что классические методы задействовали бы для такого эксперимента более тысячи мышей – а это нецелесообразно и по этическим, и по финансовым соображениям.
Материал подготовила Александра Горюнова
Источник материала – https://naked-science.ru/article/column/biohimiki-izuchili-starenie