В России создали магнитную жидкость для борьбы с опухолями
Ученые из России и Македонии создали магнитную жидкость на основе воды и стабильных наночастиц из оксидов кобальта и железа. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда и федеральной территории «Сириус», опубликованы в журнале Surfaces and Interfaces. Благодаря своим свойствам полученную жидкость можно использовать для избирательного нагрева раковых клеток при лечении онкологических заболеваний, а также в качестве искусственного фермента в лабораторных анализах.
Как магнитные жидкости помогают в медицине
В медицине и биотехнологиях все чаще используют 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 направить такие частицы к опухоли, а затем нагреть при помощи магнитного поля, можно уничтожать раковые клетки, минимизируя воздействие на здоровые ткани.
Обычно магнитные частицы создают из оксидов железа, кобальта или их смеси. Они хорошо реагируют на магнитное поле, но склонны слипаться друг с другом и из-за этого терять свои свойства. Чтобы избежать такого эффекта, ученым приходится использовать специальные химические покрытия. Они препятствуют слипанию, но могут делать частицы токсичными для живых клеток или мешать их дальнейшей модификации. Поэтому химики ищут способ создавать стабильные наночастицы без посторонних примесей.
Наночастицы без стабилизирующих добавок
Ученые из Научно-технологического университета «Сириус» совместно с коллегами из Москвы и Скопье разработали метод получения нетоксичных двухкомпонентных магнитных жидкостей на основе воды и «чистых» наночастиц из оксидов кобальта и железа. Технология не требует добавления стабилизирующих молекул, полимеров или кислот.
Авторы усовершенствовали классическую технологию, при которой соли железа и кобальта смешивают с раствором аммиака для формирования наночастиц феррита кобальта. Исследователи меняли соотношение компонентов, подбирали оптимальные условия протекания процессов и использовали ультразвуковое воздействие.
Наиболее стабильные растворы получались, когда кобальта в наночастицах было в 2,3–9 раз меньше, чем железа. На поверхности частиц кобальт взаимодействует с водой и формирует оболочку, которая заставляет их отталкиваться друг от друга. Благодаря отсутствию посторонних примесей такие системы можно широко применять.
Нагрев опухолей с помощью магнитного поля
Исследователи также оценили способность полученных жидкостей нагреваться под действием магнитного поля. Это свойство может быть использовано в противоопухолевой терапии. Сильнее всего температура повышалась в частицах, содержавших в 6,5–9 раз меньше кобальта, чем железа. Такой состав оказался достаточно стабильным, поэтому его применение может быть наиболее перспективным при борьбе с опухолями.
Кроме того, авторы обнаружили, что наночастицы с высоким содержанием кобальта способны проводить окислительные реакции с участием перекиси, за которые в природе отвечают ферменты пероксидазы. Эта особенность может пригодиться при создании биосенсоров и высокочувствительных тест-систем для диагностики онкологических и инфекционных заболеваний.
