МАГНИТНЫЕ ЧАСТИЦЫ ДЛЯ ВЕКТОРНОЙ ДОСТАВКИ

МАГНИТНЫЕ ЧАСТИЦЫ ДЛЯ ВЕКТОРНОЙ ДОСТАВКИ
ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ
Ичкитидзе Л.П., Шичкин Н.Ю., Голубева А.О.
Национальный Исследовательский Университет «МИЭТ»
МИЭТ, Зеленоград, 124498 Москва
E-mail: [email protected]
Традиционные лекарственные формы уже не отвечают жёстким современным требованиям, их производство и использование в значительной
степени тормозит развитие медицины, фармацевтической науки и индустрии [1]. Причинами неэффективной доставки лекарственного вещества
могут быть трудности проникновения в орган-мишень из-за наличия гистогематических барьеров или структурных изменений ткани (например, в
случае роста опухоли), а также неспособность проникать в клетки ввиду
физико-химических свойств лекарственного вещества или особенности
клеточной мембраны (например, в случае множественной лекарственной
устойчивости опухолевых клеток). Актуальность этой проблемы послужила стимулом для разработки подходов к созданию разнообразных систем
направленной доставки лекарственного вещества.
Среди разрабатываемых способов целевой доставки лекарственных
препаратов перспективным является использование наночастиц, обладающих магнитными свойствами, как магнитоуправляемых носителей того
или иного лекарственного препарата. На рисунке 1 представлена схема использования магнитных наночастиц в современной биомедицине.
Рис.1. Концепция использования магнитных наночастиц в онкологии [2]
Основными преимуществами магнитных наночастиц, как органических, так и неорганических, является то, что они могут быть [3]: визуализированы (суперпарамагнитные наночастицы используются при магнитно-
резонансной томографии); направлены и удержаны в определенном месте
с помощью магнитного поля; нагреты в магнитном поле для инициации
механизма выпуска лекарства или для осуществления гипертермии/абляции тканей.
Рассмотрим магнитные наночастицы, которые наиболее широко
применяются для направленной доставки лекарственных препаратов.
Магнетит Fe3O4. Магнетит - это распространенный минерал, который проявляет ферромагнитные (ферримагнитные) свойства. Структура
магнетита принадлежит группе шпинелей, имеющих формулу AB2O4. Его
ферромагнитные структуры возникают в результате чередования решеток
Fe(II) и Fe(III). Это позволяет добиться очень высоких значений намагниченности. На рисунке 2, а представлено TEM-изображение (Transmission
electron microscopy) частиц магнетита. Наночастицы магнетита могут применяться в качестве средства транспорта гидрофобных лекарственных
препаратов в терапии раковых заболеваний, а также для гипертермии, в
частности, внутриклеточной [4].
а
б
Рис.2. TEM-изображение частиц: а- магнетита [5]; б- маггемита [6]
Маггемит γ-Fe2O3. Маггемит - продукт однофазового окисления
магнетита (рисунок 2,б). Маггемит может быть термически преобразован в
другие формы оксидов железа, такие как гематит, который является антиферромагнитным. Сильная намагниченность маггемита (примерно в 100
раз сильнее, чем гематит) обусловлена наличием пустот в решётках, которые дают повод для формирования некомпенсированных спинов электронов в структуре [7]. Маггемит является одним из наиболее подходящих
материалов для магнитных наночастиц поскольку он меньше всего представляет какую-либо опасность для здоровья человека.
Другие возможные материалы для магнитных наночастиц включают
редкоземельные металлы, сплавы и кластеры переходных металлов. Магнитные наночастицы в терапевтических целях редко применяются в чистом виде вследствие их возможного токсического воздействия на орга-
низм человека. Обычно их инкапсулируют или помещают в биоинертные
матрицы (различные органические соединения или полимеры), создавая
возможность иммобилизации на поверхности таких капсул лекарственных
препаратов.
В современной медицине для векторной доставки лекарственных
препаратов удобно использовать магнитные частицы в качестве магнитоуправляемых носителей того или иного лекарственного препарата. К основным преимуществам такого способа доставки лекарств относят следующие возможности: значительное уменьшение токсического действия лекарств на организм, направление и удерживание в определенном месте наночастицы с лекарством при помощи магнитного поля, локальный нагрев
ткани высокочастотным магнитным полем для декапсулирования лекарств
или для магнитной гипертермии.
Несомненно, важным является контроль и визуализация магнитных
частиц в организме. Для этой цели применяют различные методы, в частности, магнитная резонансная томография и магнитная микроскопия. В
последнем случае чувствительные датчики магнитного поля позволяют
неинвазивно фиксировать в организме магнитные частицы микронных и
субмикронных размеров, генерирующих фон магнитного поля 1 фТл [8].
Библиографический список
1. Соснов А.В., Иванов Р.В., Балакин К.В., Шоболов Д.Л., Федотов Ю.А., Калмыков Ю.М. Разработка систем доставки лекарственных средств с применением микро–
и наночастиц // Качественная клиническая практика. 2008. №2. С.4–12.
2. Михайлов Г.А., Васильева О.С. Технология будущего: использование магнитных наночастиц в онкологии // Бюллетень СО РАМН. 2008. №3(131). С.18–22.
3. Jain T.P., Morales M.A., Sahoo S.K. Iron oxide nanoparticles for sustained delivery of anticancer agents // Molecular Pharmaceutics. 2005. V.2(3). P.194–205.
4. Jordan A., Scholz R., Wust P. Endocytosis of dextran and silan–coated magnetite nanoparticles and the effect of intracellular heperthermia on human mammary carcioma cells in
vitro // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. V.194. P.185–196.
5. http://www.icmm.csic.es Nanoparticles for hyperthermia. Обращение к ресурсу:
24.09.2014.
6. Nazari M, Ghasemi N., Maddah H. Synthesis and characterization of maghemite nanopowders by chemical precipitation method // Journal of Nanostructure in Chemistry.
2014. V.4. No.99. P.3.
7. McBain S.C., Yiu H.H., Dobson J.L. Magnetic nanoparticles for gene and drug delivery //
Int. J. Nanomedicine. 2008. V. 3(2). P.169–180.
8. Ichkitidze L.P., Mironyuk A.N. Superconducting film flux transformer for a sensor of magnetic field // Physica C. 2012. V. 472. Issue 1. P. 57-59.
Сведения об авторах
Ичкитидзе Леван Павлович – к.ф.–м.н., с.н.с., НИУ «МИЭТ», д.р.:
04.03.1949
Шичкин Николай Юрьевич – магистр НИУ «МИЭТ», д.р.: 21.02.1993
Голубева Александра Олеговна – магистр НИУ «МИЭТ», д.р.: 24.10.1993
Вид доклада: стендовый