С защитой от перегрева: созданы магнитные наночастицы, перспективные для гипертермии опухолевых тканей

Учёные НИТУ МИСИС представили новый класс наночастиц, которые способны ограничивать свой нагрев при воздействии переменного магнитного поля. В перспективе эта особенность позволит исключить риск повреждения здоровых тканей при лечении онкологических заболеваний методом гипертермии.

Магнитная гипертермия основана на доставке магнитных наночастиц в область
опухоли и их последующем нагреве внешним переменным магнитным полем. Локальное
повышение температуры может повреждать опухолевые клетки и повышать их
чувствительность к другим видам терапии. При этом одна из ключевых задач метода
— контролировать нагрев так, чтобы минимизировать воздействие на окружающие
здоровые ткани. Для применения в магнитной гипертермии сегодня активно изучаются
наночастицы оксидов железа, ферритов-шпинелей, металлические магнитные частицы и
саморегулирующиеся магнитные материалы.

Изменение состава наночастиц позволило настроить магнитные свойства материала
таким образом, чтобы при приближении к заданной температуре частицы начинали
менее эффективно поглощали энергию переменного магнитного поля. Благодаря этому
дальнейший нагрев замедляется, а температура выходит на плато. Для повышения
устойчивости в водной среде и проведения биологических исследований наночастицы
покрыли биосовместимым полимером. Такое покрытие помогает стабилизировать
частицы в жидкости и снижает их прямое взаимодействие с биологической средой.
Первичные испытания показали низкую цитотоксичность покрытых наночастиц.

«Новизна нашей работы заключается в сочетании нескольких факторов: использована
новая система на основе гексаферритов, температурный предел настроен за счет
легирования индием, а сами наночастицы получены потенциально масштабируемым
методом высокоэнергетического помола. Кроме того, мы показали механизм работы
материала: нагрев связан главным образом с перемагничиванием частиц, а
саморегуляция — со снижением температуры Кюри из-за введения индия», — поделился
к.т.н. Игорь Щетинин, заведующий лабораторией «Многофункциональные магнитные
наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Температурный предел можно изменять за счет состава материала: при увеличении
содержания индия снижается температура, до которой нагреваются наночастицы. В
перспективе это открывает возможность подбирать состав материала под требуемый
режим магнитной гипертермии.

Работа выполнена на кафедре физического материаловедения совместно с
лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ МИСИС при поддержке Российского
научного фонда (грант № 23-73-00114).