В современной биомедицине наночастицы являются одним из самых перспективных и востребованных инструментов. В частности, магнитные наночастицы используются для адресной доставки лекарств, лечения с помощью гипертермии, в магнитно-резонансной томографии (МРТ) в качестве контрастных агентов и для механических манипуляций в магнитном поле.
Одним из важнейших этапов онкотерапии является точное диагностирование и визуализация патологических клеток организма, которые способны значительное время себя не обнаруживать и затягивать развитие заболевания в поздние стадии. Для решения этой задачи «проблемные» клетки необходимо точечно находить и помечать особыми маркерами.
Сотрудники НИТУ «МИСиС» и РНИМУ им. Пирогова продемонстрировали, что магнитные наночастицы могут использоваться в виде микроботов, связывающихся с клетками. Для этого наночастицы нужно особым образом соединить с антителами.
«Магнитные наночастицы могут „работать“ в живом организме не сами по себе, а за счёт органических оболочек, которые защищают их от окисления и деградации в агрессивных средах, а также повышают гидрофильность поверхности и снижают цитотоксичность, — рассказала автор работы, аспирант лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Анна Иванова. — Кроме того, если на стабилизированное покрытие наночастицы „прикрепить“ определённые маркеры, такие как белки, ферменты и антитела, они могут нацеливать наночастицы в кровяном русле на специфические „мишени“. Например, будут прикрепляться к белкам на поверхности клеток».
Чтобы создать такой «микробот», учёные сначала синтезировали с помощью термического разложения наночастицы оксида железа однородной формы и размером 40–50 нанометров. Затем для того, чтобы материал мог функционировать в водных растворах, его модифицировали молекулами DOPAC. Это вещество 3,4-дигидроксигидрокоричная кислота, которое является производным нейромедиатора дофамина и может синтезироваться в самом организме.
Следующим этапом стала оптимизация поверхности частиц для работы в физиологических средах, это разработчики сделали с помощью полиэтиленгликоля. На заключительной стадии синтеза к наночастицам присоединили видоспецифические антитела с флуоресцентным красителем.