Биохимики из России провели первые долгосрочные наблюдения за распадом магнитных наночастиц в организме мышей, благодаря чему подтвердили их безопасность для здоровья млекопитающих. Результаты исследования опубликовал научный журнал ACS Nano, кратко об этом пишет пресс-служба Научно-технологического университета "Сириус".
В последнее время наночастицы все чаще используют в науке и быту: например, с их помощью ученые создают новые методы лечения рака и других болезней. Они как непосредственное уничтожают опухоль или ликвидируют источник болезни, служа своеобразной "мишенью", на которую наводят или иммунные клетки, или лазер.
В других случаях наночастицы всего лишь доставляют лекарства или токсины в опухоль: благодаря этому можно усилить их эффективность и снизить дозу. Роль подобных "контейнеров" могут играть самые разные органические структуры, которые имитируют клетку, а также разные неорганические соединения, в том числе материалы с магнитными свойствами, что позволяет управлять их движением при помощи магнитов.
Российские биохимики под руководством Максима Никитина, научного сотрудника МФТИ и Университета "Сириус", заинтересовались, как распадаются различные типы магнитных наночастиц при попадании в организм человека или подопытных животных. Ранее подобные наблюдения не проводились, поскольку для этого нужно было непрерывно вмешиваться в жизнь животных.
Российские исследователи придумали, как можно обнаруживать подобные наночастицы и при этом не вредить животным. Их методика позволяет отличать эти структуры от других соединений железа в организме и получать данные о количестве наночастиц. Для измерения животное сканировали магнитной катушкой. По характеристикам отклика можно было отличить сигнал от наночастиц и обычного железа. Так как измерение не вредило животным, весь распад наночастиц в организме можно было наблюдать на 3-5 животных.
Используя эту систему, Никитин и его коллеги, в том числе ученые из Института биоорганической химии РАН, НИЯУ МИФИ и Института общей физики РАН, проследили за распадом 17 типов магнитных наночастиц, которые были изготовлены из различных комбинаций соединений железа и полимеров. Ученые ввели их в организм нескольких десятков подопытных мышей и проследили за тем, как и где распадались эти наноструктуры и к каким последствиям это приводило.
Оказалось, что скорость разрушения наночастиц была очень разной. Она показывала, из каких материалов они были изготовлены. Часть из изученных структур растворялась за три-четыре недели после ввода в тело мышей, тогда как другие присутствовали в организме грызунов и через год после начала наблюдений. В частности, медленнее всего распадались наночастицы, покрытые достаточно толстым слоем из полистирола.
Дальнейшие наблюдения показали, что все изученные наночастицы не были токсичными для организма. Они заметным образом меняли метаболизм соединений железа, но при этом не вызывали никаких существенных изменений в работе тела мышей, за исключением временного увеличения в численности иммунных клеток, отвечающих за распознавание наночастиц и их переработку.
"Эта работа была бы невозможна без создания подхода для неинвазивной детекции магнитных частиц в организме. Использование классических подходов потребовало бы для подобного эксперимента более тысячи мышей, что неразумно как по этическим соображениям, так и по финансовым и человеческим трудозатратам", – рассказал Никитин.
Ученые предполагают, что полученные в работе данные можно использовать для создания новых быстрорастворимых наночастиц, которые можно использовать для борьбы со злокачественными опухолями, повышения контрастности снимков магнитно-резонансной томографии, а также для создания препаратов, которые будут контролируемым образом выделять железо по мере их разложения в организме человека. Это, в частности, позволит создать лекарства для терапии некоторых форм анемии.