|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Синтез и свойства коллоидов на основе анизотропных наночастиц гексаферрита стронция для магнитомеханической терапиидипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Трусов Л.А.
- Автор: Королёв Владимир Викторович
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2019
- Аннотация: Актуальной темой современных исследований остается применение магнитных наночастиц для терапии и диагностики, в частности, опухолевых заболеваний. Классические подходы, связанные с магнитотермией опухолей, во многом ограничены и до сих пор не нашли клинического применения. Новым перспективным направлением магнитной терапии рака является механическое воздействие на мембраны клеток, управляемое внешним магнитным полем. Под действием низкочастотного переменного магнитного поля намагниченные частицы приобретают вращательный момент, который способен разорвать мембрану клетки или ее органеллы. Можно предположить, что наиболее эффективными в данном случае будут пластинчатые однодоменные частицы магнитотвердых материалов, таких как гексаферрит стронция. Целью данной работы является синтез коллоидов гексаферрита стронция с биосовместимыми покрытиями и изучение их способности к механическому разрушению клеточных мембран in vitro. В задачи работы входит получение коллоидов нанопластинок гексаферрита стронция в вязких средах и изучение их динамического поведения в переменных магнитных полях, модификация наночастиц биосовместимыми покрытиями золота и диоксида кремния, исследование цитотоксичности покрытых частиц и проведение магнитомеханической деструкции раковых клеток in vitro с последующей качественной и количественной оценкой эффективности подхода. Наночастицы гексаферрита стронция были получены стеклокерамическим методом: из оксидных, карбонатных прекурсоров и борной кислоты путем высокотемпературного плавления и закалки были получены боратные стекла состава 4 Na2O ∙ 4.5 Al2O3 ∙ 9 SrO ∙ 5.5 Fe2O3 ∙ 4 B2O3, которые затем были подвергнуты термокристаллизации при 700˚C в течение двух часов. Путем травления боратной стеклокерамики в соляной кислоте были получены водные коллоиды пластинчатых наночастиц состава SrFe11.5Al0.5O19 (SHF). Затем, отгонкой воды из системы «вода – полярный высококипящий растворитель» были получены коллоидные растворы гексаферрита стронция в этиленгликоле и глицерине. Модификация наночастиц золотом была проведена методом полиольного восстановления HAuCl4 этиленгликолем в присутствии ПАВ. Модификация наночастиц диоксидом кремния была осуществлена путем кислотного гидролиза силиката натрия в водном коллоиде. Цитотоксичность наночастиц «ядро-оболочка» SHF@SiO2 по отношению к клеткам эндотелия Ea.hy 926 была определена флуориметрически, с помощью резазуринового теста. Для качественной оценки эффективности магнитомеханической деструкции была создана экспериментальная установка и проведены эксперименты по воздействию переменного магнитного поля на клетки эндотелия инкубированные с наночастицами гексаферрита стронция. Нарушение целостности мембран клеток определяли визуально, с помощью оптического микроскопа. Нами были впервые получены стабильные коллоиды магнитотвердых однодоменных пластинчатых частиц гексаферрита стронция в полиольных растворителях: этиленгликоль и глицерин. Растворы были охарактеризованы спектрофотометрическими методами и методом динамического светорассеяния. Образцы не проявляют признаков агрегации и седиментации коллоидных частиц в течение года. Магнитный отклик коллоидов исследовался с помощью метода SQUID-магнитометрии в переменных полях. Дополнительным методом анализа динамического поведения наночастиц в вязких средах является анализ изменения оптической плотности коллоида в ответ на приложение переменного магнитного поля. Под действием переменного магнитного поля наночастицы приобретают вращательный момент и поворачиваются вслед за полем, это приводит к изменению оптической плотности коллоида. В зависимости от частоты приложенного переменного поля частицы либо синхронно вращаются, либо осциллируют около равновесного положения; свыше пороговой частоты движение частиц становится асинхронным. С ростом вязкости пороговые частоты снижаются. Для водных коллоидов синхронный отклик наблюдается вплоть до 2-3 кГц, дополнительное приложение постоянного внешнего поля увеличивает максимальную частоту синхронного отклика до 5 кГц и выше. Для коллоидов в этиленгликоле синхронный отклик наблюдается вплоть до 1 кГц, в глицерин – до 100 Гц. Путем подбора соотношения полиольный растворитель-вода можно добиться того, что вязкость среды коллоида моделирует внутриклеточную среду. Покрытие наночастиц гексаферрита стронция силикатом натрия в условиях кислотного гидролиза приводит к образованию частиц со структурой «ядро-оболочка», с равномерным покрытием поверхности. По данным просвечивающей электронной микроскопии толщина покрытия достигает 5 нм. Модификация наночастиц золотом в условиях полиольного восстановления этиленгликолем в присутствии олеиламина приводит к образованию структур типа «зерно на поверхности». Для наночастиц SHF@SiO2 «ядро-оболочка» было установлено, что они не оказывают цитотоксического действия при инкубации с эндотелиальными клетками Ea.hy 926 в течение 6 часов при концентрациях вплоть до 20 мкг/мл. В пилотных экспериментах по инкубации клеток с гексаферритом стронция в условиях переменного магнитного поля (10 Гц, 100 Э, 5 минут) наблюдалось нарушение целостности клеточных стенок и фрагментация клеток. Предположительно, нанопластинки гексаферрита стронция также могут найти применение в адресной доставке лекарств с помощью липосом, аналогичным образом разрывая мембрану и высвобождая лекарственные средства под действием переменного магнитного поля. Было показано, что магнитотвердые нанопластинки гексаферрита стронция приобретают механический момент в условиях переменного магнитного поля, причем характер их движения определяется частотой и амплитудой напряженности приложенного поля, а также вязкостью среды. Покрытые диоксидом кремния наночастицы биосовместимы. Приложение переменного магнитного поля к наночастицам SHF@SiO2, инкубированным с клетками эндотелия, приводит к деструкции клеточных мембран и гибели клеток. Степень апоптоза в in vitro экспериментах зависит от характеристик прилагаемого магнитного поля.
- Добавил в систему: Трусов Лев Артемович