«Ящик Пандоры»: российские учёные разработали метод наблюдения наночастиц в организме с помощью магнитного поля
Российские учёные разработали метод наблюдения наночастиц в организме с помощью магнитного поля
- globallookpress.com
- © Friso Gentsch/dpa
Учёные из Московского физико-технического института (МФТИ), Института биоорганической химии (ИБХ РАН) при участии ряда других российских институтов разработали уникальный экспресс-метод мониторинга наночастиц в организме с помощью магнитного поля. Об этом сообщается в журнале Journal of Controlled Release.
Для изучения наночастиц российский коллектив применил простое устройство их регистрации в кровотоке, состоящее из индукционной катушки, создающей магнитное поле, и специальных датчиков.
В ходе экспериментов на мышах и кроликах они помещали хвост животного в такую магнитную катушку, вводили частицы в кровь и наблюдали за их активностью в хвостовых венах и артериях в реальном времени. Предполагается, что подобные измерения могут в дальнейшем проводиться в руке или на кончиках пальцев человека.
- Схема проведения экспериментов. Наночастицы, циркулирующие по венам и артериям хвоста, определяются магнитной катушкой в реальном времени
- © Journal of Controlled Release
В настоящее время наночастицы применяются в медицинской диагностике и лечении различных заболеваний в качестве контрастных агентов, позволяющих наблюдать за происходящими в организме процессами. Для мониторинга таких частиц используются различные неинвазивные (без проникновения в организм) и инвазивные (последовательный забор крови) методы.
По утверждению российских учёных, существующие методы определения частиц в кровотоке имеют ряд недостатков. Неинвазивные техники, такие как МРТ-сканирование, предоставляют данные с большой задержкой, которая мешает наблюдению за активностью частиц в динамике. Инвазивные — предполагают взятие 2—3 образцов крови в течение короткого срока действия частиц, чего бывает недостаточно для полноценного анализа.
«Большинство наночастиц циркулируют очень быстро. Благодаря нашему патентованному способу детекции магнитных частиц мы наблюдаем за кинетикой их выведения из кровотока примерно каждые три секунды, то есть, по сути, в реальном времени», — рассказал RT соавтор статьи, заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ Максим Никитин.
По мнению Никитина, несомненными преимуществами новой технологии являются простота и низкая стоимость исследования, не требующего использования дорогостоящего оборудования. При этом объём получаемых данных может быть очень большим, так как за сутки можно провести 40—50 измерений, никак не травмирующих объект исследования.
Кремниевые наночастицы: российские физики разработали новую технологию изготовления маркеров для медицинской диагностики
Результаты научной работы показали возможность подробного изучения частиц в кровотоке, уверены учёные. Они выделили три основные группы факторов для исследования: свойства частиц, особенности их введения, а также состояние организма. По их данным, дольше всего в кровотоке пребывают маленькие отрицательно заряженные наночастицы, введённые в высоких дозах. При повторном введении циркуляция последующих доз частиц значительно продлевается, отмечают исследователи. Они полагают, что эти данные будут востребованы для дальнейшего развития наномедицины.
«Подобные ситуации могут встречаться в клинической практике, когда человеку сначала вводятся наноагенты, увеличивающие МРТ-контраст (магнитные частицы), а потом — терапевтические наночастицы, например липосомы с лекарством. Мы показали, что частицы могут влиять друг на друга, и это может быть важно при терапии», — заявил первый автор статьи, младший научный сотрудник ИБХ РАН и МФТИ Иван Зелепукин.
В ходе экспериментов учёные также выяснили, что животное, имеющее развитую опухоль, быстрее выводит наночастицы из крови. Это говорит о том, что при развитии патологии происходят важные изменения в работе иммунной системы и она легко распознаёт инородные вещества. Авторы работы отмечают, что такая информация о состоянии организма ранее игнорировалась, и своими результатами они призывают коллег открыть этот «ящик Пандоры» для поиска оптимального дизайна нанолекарств.