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 Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Ни один регион на Земле не обладает стопроцентной устойчивостью ко всем возможным глобальным катастрофическим рискам. Тем не менее существует место, имеющее максимальный запас прочности в такой ситуации, — и это Австралия.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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