В основе разработки — обычная вода, наночастицы из кобальта и железа. Если раствор поместить в магнитное поле, он начнет быстро нагреваться, тем самым избирательно уничтожая раковые клетки.
Ученые из разных стран уже много лет пытаются придумать, как можно уничтожить опухоль, при этом не навредив всему организму. Они тестируют в лабораториях самые различные способы, при этом некоторые эксперименты превосходят все ожидания. Один из таких недавно провели специалисты из научно-технологического университета «Сириус» в Краснодарском крае совместно с коллегами из Москвы и Македонии.
В основу разработки легли магнитные жидкости — помещенные в воду наночастицы на основе металлов или их оксидов, которые реагируют на магнитное поле. С его помощью наночастицы можно перемещать по организму для доставки лекарств. Кроме того, если провести такие частицы к опухоли и затем с помощью того же поля нагреть, можно уничтожать раковые клетки без вреда для здоровых тканей.
Магнитные частицы чаще всего изготавливают из оксидов железа, кобальта либо их комбинации. Их ключевое преимущество — высокая чувствительность к магнитному полю. Однако у таких частиц есть существенный недостаток: они имеют склонность к агрегации, то есть слипанию, из‑за чего становятся слабее.
Ученые используют химические покрытия, чтобы избежать такого эффекта. Они действительно снижают вероятность объединения частиц, но у такого подхода есть минусы:
-
защитные слои могут оказаться токсичными для клеток;
-
могут затруднять дальнейшую модификацию материала, то есть он не может изменяться так, как надо экспертам.
Именно поэтому химики хотели создать стабильные наночастицы без посторонних примесей.
Удачный эксперимент провели российские ученые. Им удалось создать безопасную жидкость, которая способна уничтожать доброкачественные и злокачественные раковые опухоли. В основе состава — вода и «чистые» наночастицы из оксидов кобальта и железа. При этом в технологию не включены стабилизирующие агенты, полимеры или кислоты.
Меняя соотношение компонентов и подбирая оптимальные условия, исследователи улучшили классическую технологию, при которой соли железа и кобальта смешивают с раствором аммиака для формирования наночастиц. Эксперты также использовали ультразвуковое облучение, чтобы избавиться от примесей.
Эксперименты показали, что наилучшую стабильность демонстрируют растворы, в которых содержание кобальта в наночастицах в 2,3–9 раз ниже, чем железа. Если количество кобальта сокращали еще сильнее (вплоть до его полного исключения) частицы вновь начинали слипаться.
Исследователи также оценили, как жидкость может нагреваться под воздействием магнитного поля — это нужно для противоопухолевой терапии. Оказалось, что сильнее всего температура поднимается в частицах, содержащих в 6,5–9 раз меньше кобальта, чем железа. Такой состав оказался достаточно стабильным, он может избирательно уничтожать раковые клетки, при этом не нанося вреда другим органам и системам.
«Несмотря на то что схожих магнитных материалов существует великое множество, наш отличается простотой химического состава, с ним легко работать. Например, это важно при разработках, связанных с различными биомедицинскими задачами, при нанесении тонких неорганических пленок или покрытий», — говорит руководитель проекта Андрей Дроздов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни университета «Сириус».
Подобные высокостабильные растворы наночастиц можно использовать следующим образом:
-
для замены дорогостоящих ферментов при создании биосенсоров или контрастных агентов для МРТ;
-
в разработке приборов и систем, где нужны тонкие магнитные слои.
Кроме того, авторы обнаружили, что наночастицы с кобальтом могут демонстрировать особые окислительные реакции. Эта особенность будет полезна при создании биосенсоров и высокочувствительных тест-систем для диагностики онкологических и инфекционных заболеваний.
