11.09.2020
Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) синтезировали феррогели с различной концентрацией магнитных нано- и микрочастиц. Феррогели помогают доставлять лекарства по кровеносным сосудам, заменять поврежденные костные и хрящевые ткани. Кроме того, их можно отслеживать в организме с помощью УЗИ-детектирования.
Феррогели, которые синтезируют и исследуют в УрФУ, являются искусственными композитами и состоят из полимерных гелей (их химический состав очень разнообразен и включает как биологические, так и синтетические полимеры), а также из внедренных нано- и (или) микроразмерных магнитных частиц. Оптимальные размеры, химический состав, концентрация и форма магнитных частиц определяются целями и планируемыми способами применения феррогеля (доставка определенного лекарства в конкретную область организма, заживление ткани и т. д.). Для биологических применений в основном используются частицы окислов железа (магнетит, маггемит), так как они биологически интактны (то есть не вовлечены в физиологические процессы), но при этом обладают магнитными свойствами, которые обеспечивают необходимую реакцию феррогеля на магнитное поле.
В достаточно мягких гелях частицы под действием магнитного поля способны не только менять форму и месторасположение феррогелей, но и, объединяясь в различные внутренние структуры, значительно менять механические, электрические и другие физические свойства этих материалов. Благодаря этому магнитные гели, в частности, могут служить «контейнерами» для доставляемого в организм лекарства или «платформой» для растущей биологической ткани.
Как феррогели с магнитными наночастицами можно использовать для регенерации поврежденных тканей организма, рассказал руководитель исследовательской группы, профессор кафедры теоретической и математической физики УрФУ Андрей Зубарев.
«Идея состоит в следующем: жидкий феррогель с помощью шприца или другого подобного устройства вводится в места разрыва или разлома биологических тканей, в язвы, в пустоты, образованные после удаления некротизированных участков, в другие подобные места нарушения сплошности биологической ткани. Посредством внешнего магнитного поля феррогель фиксируется там до полной полимеризации. Как правило, этот процесс занимает порядка часа»,
— говорит Андрей Зубарев.
При необходимости внешним полем можно спровоцировать изменения расположения магнитных частиц феррогеля, чтобы создать оптимальную внутреннюю архитектуру и механические свойства импланта. Затем сквозь него начинает расти ткань из здоровых участков. Другими словами, магнитополимерный имплант, как пробка, заполняет пустоту ткани — разлом кости или хряща, язву и т. д., и через этот имплант растут клетки контактирующих с ним участков здоровой ткани, восстанавливая ее целостность и функциональность.
«Для обеспечения биосовместимости магнитополимерного импланта несущий гель синтезируется или из плазмы крови пациента, или из полисахаридов. Совместные исследования нашей группы и коллег из Уральского государственного медицинского университета показали, что местоположение феррогеля в организме можно отслеживать при помощи УЗИ-детектирования. С практической точки зрения этот метод представляется очень удобным и перспективным»,
— отмечает Андрей Зубарев.
Способы адресной доставки лекарств в организме с помощью теоретического и компьютерного моделировании и в экспериментах с использованием УЗИ-методики исследуют ученые УрФУ совместно с коллегами из Уральского государственного медицинского университета (УГМУ), а также университетов Испании и Франции. Суть этого метода в том, что содержащие лекарство микронные магнитополимерные капсулы инжектируются в организм и далее транспортируются в нужный участок с помощью внешнего магнитного поля. В настоящее время в УрФУ разрабатывают и отрабатывают методы высвобождения лекарств из капсул при помощи сжимающего магнитного поля (эффект сжимаемой губки). При этом безопасность процедуры обеспечивается небольшим, как правило, в несколько микрон, размером феррогелевых капсул.
Отметим, исследования и эксперименты с феррогелем поддержали грантами и госзаданиями Российский научный фонд и Российский фонд фундаментальных исследований, Министерство науки и высшего образования РФ, а также научные фонды Испании, Франции и Германии.
Пресс-служба УрФУ
Нет комментариев