Ученые МФТИ проводят первое комплексное исследование фундаментальных свойств магнитных наночастиц для лечения злокачественных новообразований с помощью магнитной гипертермии и магнито-механического стимулирования. Результаты научной работы помогут создавать терапевтические агенты на основе магнитных наночастиц с заранее заданными свойствами, позволяющими воздействовать на опухоль наиболее эффективно.
Молодые ученые МФТИ впервые комплексно исследуют взаимосвязи фундаментальных свойств магнитных наночастиц и их способности вырабатывать тепло или прикладывать механическое воздействие под воздействием различных магнитных полей. Полученные результаты позволят наиболее эффективного бороться с раковыми клетками, используя магнитные наночастицы, свойства которых будут заранее спрогнозированы.
«Ранее изучались лишь отдельные свойства магнитных наночастиц. Сейчас мы планируем исследовать их различные физико-химические свойства и связать эти свойства с их способностью лечить рак», — рассказал автор проекта, старший научный сотрудник Центра геномных технологий и информатики Максим Веселов.
Магнитные наночастицы — перспективные агенты в терапии и диагностике онкологических заболеваний. Ряд препаратов, содержащих магнитные наночастицы, уже зарегистрирован, еще десятки проходят клинические испытания. Большинство научных исследований в этой области изучает применение магнитных наночастиц в качестве контрастных агентов при магнитно-резонансной томографии. При этом многих ученых интересует и их терапевтическая способность.
Подавляющее число исследований использует явление магнитной гипертермии, в основе которого лежит разогрев магнитных наночастиц при воздействии на них высокочастотных (сотни и тысячи кГц) магнитных полей. Такой разогрев может приводить к гибели раковых клеток. Часть исследований, проведенных при относительно низких частотах магнитного поля (десятки-сотни кГц), показала, что наблюдаемые эффекты невозможно объяснить, используя лишь разогрев наночастиц.
В последние годы получил развитие другой терапевтический подход с использованием магнитных наночастиц — магнито-механическое стимулирование. Он основан на Брауновской релаксации магнитных наночастиц во внешнем поле, при котором они совершают механическое движение и генерируют силы и деформации, приложенные к окружающим объектам. Эти силы могут достигать десятков и сотен пН и способны влиять на биохимические реакции клетки, а также повреждать ее мембрану, а значит — могут убить раковую клетку.
«Ключевым вопросом здесь являются характеристики магнитных наночастиц, которые бы позволили им эффективно выполнять свою функцию при терапии. Поэтому мы изучаем, как состав, форма и размер магнитных наночастиц будет влиять на их способность генерировать тепло или оказывать механическое воздействие. Также рассмотрим комбинацию этих эффектов, при котором магнитная наночастица может выступать как агент и для гипертермии, и для механической стимуляции одновременно», — поясняет Максим Веселов.
В ходе работы над проектом будет проведен синтез и характеризация магнитных наночастиц различного состава, формы и размера, параметры которых подходят для их применения в режимах магнитной гипертермии и магнито-механической стимуляции; модификацию поверхности магнитных наночастиц панелью лигандов, отвечающих за таргетную доставку и связывание наночастиц с целевыми молекулами на поверхности клеток. Также ученые изучат терапевтическую способность модифицированных наночастиц в режимах магнитной гипертермии и магнито-механической стимуляции в моделях in vitro и in vivo.
