Магнитные наночастицы включили и выключили клетки по команде
Ученые ТПУ в составе научной группы провели комплексное исследование дисперсных магнитоэлектрических наночастиц ультрамалого размера и возможности их функционализации. Исследование показало, что наночастицы способны не только активировать, но и тормозить клеточные процессы с помощью магнитного поля. Такой подход в перспективе может стать основой для разработки новых методов лечения на основе нанотехнологий, например, в онкотерапии и регенеративной медицине.
Исследования ученых поддержаны грантом Российского научного фонда. Результаты работ опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces (Q1, IF: 8,5).
Ранее ученые Международного исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ вместе с коллегами разработали коллоидные дисперсные магнитоэлектрические наночастицы ультрамалого размера на основе биосовместимых материалов. Они в десять раз меньше аналогов и обладают улучшенными магнитоэлектрическими свойствами.
«Магнитоэлектрические наночастицы демонстрируют сильную связь между магнитными и электрическими свойствами, что позволяет осуществлять беспроводной контроль биологических процессов благодаря неинвазивной электростимуляции. Однако, функционализация поверхности (изменение физико-химических свойств поверхности материала – ред.) таких наночастиц и ее влияние на структуру, физические свойства и биологический ответ остаются в значительной степени неизученными. Для исследования этих характеристик мы провели комплексный анализ», — отмечает руководитель исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Чернозем.
Функционализированные магнитоэлектрические наночастицы со строением «ядро-оболочка» на основе биосовместимых феррита марганца (MnFe2O4) и перовскита модифицированного титаната бария Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 были разработаны с помощью микроволнового гидротермального метода. Их поверхность политехники функционализировали биосовместимыми соединениями – лимонной кислотой и пектином.
Результаты исследования показали, что использование пектина придает более электроотрицательный потенциал поверхности магнитоэлектрических наночастиц при использовании кислоты. Это позволит применять более высокие дозировки наночастиц, которые обладают высокой коллоидной стабильностью в водной среде, что является важным для достижения терапевтических эффектов.
Кроме того, политехники установили, что разработанный подход функционализации магнитоэлектрических наночастиц предложенными биосовместимыми агентами не оказал влияния на их структуру, состав, магнитные и магнитоэлектрические свойства. Это позволит обеспечить высокую точностью доставки и беспроводную электростимуляцию клеток и тканей.
«Разработанные наночастицы с лимонной кислотой и пектином имеют значительно разный потенциал поверхности, но при этом идентично сильный магнитоэлектрический отклик, который сравним с потенциально более токсичными зарубежными аналогами. Это открывает новые горизонты для управления клеточной активностью, так как такие свойства наносистем позволяют их эффективным образом включать и отключать в зависимости от необходимых условий. Это делает взаимодействие с клетками более гибким», — добавляет соавтор публикации, инженер-исследователь Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Полина Чернозем.
По словам ученых, одним из наиболее интересных результатов исследования стало доказательство того, что наночастицы в зависимости от использованного функционализирующего агента имеют возможность бимодальной регуляции клеточной активности. Это достигается за счет применения электростимуляции с помощью безопасного низкоинтенсивного магнитного поля.
«Нам удалось продемонстрировать контроль над клеточной активностью с помощью магнитоэлектрических наночастиц с различными функционализирующими агентами. Мы можем стимулировать рост здоровых клеток и подавить активность злокачественных клеток, таких как онкологические. Такой подход в перспективе может стать основой для разработки новых методов лечения на основе нанотехнологий и наноматериалов, что радикально изменит подходы, например, к онкотерапии и регенеративной медицине, в которой стимуляцию клеток можно будет осуществлять неинвазивно без сложных хирургических процедур», — добавляет директор Международного исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы», профессор ТПУ Роман Сурменев.
В исследовании приняли участие ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха, Института цитологии и генетики СО РАН, Исследовательского центра науки и технологий (LIFT), Томского госуниверситета, Института катализа им. Г.К. Борескова, Института физики прочности и материаловедения СО РАН и Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно