Для доставки лекарств предложили использовать несимметричные магниты

Ученые из БФУ совместно с коллегами из Университета Генуи предложили комбинировать постоянные магниты разной формы, чтобы сконцентрировать магнитные частицы с лекарством вблизи нужного органа мыши. Это обеспечило значение магнитной движущей силы в десять раз больше по сравнению с обычными цилиндрическими магнитами. Результаты работы опубликованы в Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

Для адресной доставки лекарств к клеткам и органам необходимо уметь переносить нужные молекулы лекарственного вещества к мишени с помощью управляемого носителя. Таким носителем могут быть особые частицы, например жировые капли или магнитные наночастицы. Среди последних наиболее распространены наночастицы на основе оксидов железа. Их размер от 1 до 100 нанометров, что в десятки раз меньше, чем клетки животных, а перемещать их в организме можно с помощью внешнего магнитного поля.

Применение магнитов для управления наночастицами на практике затруднено: при отдалении от поверхности магнита магнитное поле быстро затухает. Для решения этой проблемы обычно используют сверхпроводящие магниты, которые имеют очень высокие значения напряженности магнитного поля. Тем не менее они очень дороги, а управление ими — довольно сложная задача. В своей работе ученые из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) и Университета Генуи (Италия) предложили взглянуть по-новому на обычные постоянные магниты.

«Как правило, сейчас для управления магнитными наночастицами используются либо одиночные магниты, либо классические сборки, имеющие магнитное поле только с одной стороны, так называемые системы Хальбаха. При выборе этих магнитов обычно учитывают только индукцию магнитного поля, но не его движущую силу. Тем не менее именно движущая сила определяет эффективность и скорость доставки наночастиц, — отмечает один из авторов статьи, аспирант лаборатории новых магнитных материалов БФУ Александр Омельянчик. — Наши коллеги-биологи предложили нам сделать более эффективные магниты для доставки лабораторным мышам наночастиц с лекарствами. Размер таких магнитов должен быть очень мал, а потому было ограничение по весу и размеру используемых материалов. Однако у нас получилось улучшить эффективность с помощью сборки из разных магнитов».

Авторы предлагают вместо одного цилиндрического магнита использовать комбинацию из постоянных магнитов разной формы. Чтобы показать эффективность такого решения, исследователи использовали цилиндрические и прямоугольные неодимовые магниты и собрали из них разные симметричные и несимметричные сочетания. Магниты или их системы составили меньше 2 см²по площади. Затем ученые измерили значения магнитного поля и его градиента на расстоянии четырех миллиметров от поверхности магнита, что примерно равно расстоянию от поверхности кожи мыши до внутренних органов. Они выбрали среди комбинаций магнитов такие, у которых будут наибольшие значения магнитной движущей силы — физической величины, пропорциональной произведению индукции магнитного поля на его градиент.

Оказалось, что наибольшая магнитная сила в одной точке наблюдается в случае использования комбинации из четырех магнитов одной полярности: двух прямоугольных и двух, составленных из трех меньших по размеру цилиндрических магнитов. Тем не менее для не точечного измерения результаты получились другие. Так, для площади 1 см² наибольшая магнитная сила наблюдалась для магнита с такой же композицией, но с измененной полярностью одного из двух составных цилиндрических магнитов. Такие несимметричные комбинации имеют значение магнитной силы почти в десять раз больше, чем обычные цилиндрические магниты, на площадях около 1 см², что соответствует, например, сердцу или печени лабораторной мыши. Ученые считают, что в будущем предложенный подход можно будет использовать и для человека.

«Темой магнитных наночастиц мы занимаемся уже достаточно давно в тесной коллаборации с коллегами из Италии, Чехии, Испании, Швеции и других европейских стран. Будучи физиками, мы постоянно общаемся с химиками, материаловедами и биологами. Комплементарный опыт позволяет находить оригинальные решения, — подчеркивает Омельянчик. — Мне нравится междисциплинарность данной темы: кажется, именно в таких областях скрыто наибольшее число нерешенных задач».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.