Магнитные наночастицы научились «включать» и «выключать» клетки по команде учёных

Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) совершили прорыв в области нанотехнологий — разработали уникальные магнитные наночастицы, способные управлять активностью клеток с помощью магнитного поля. Это открытие может стать основой для создания новых методов лечения в онкологии и регенеративной медицине.

Роман Чернозём, руководитель исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ
Источник изображения Служба новостей ТПУ

Исследователи создали функционализированные магнитоэлектрические наночастицы (способные реагировать на магнитное поле) со строением «ядро-оболочка» на основе биосовместимых материалов (не вызывающих отторжения организмом). Их размер в десять раз меньше существующих аналогов, а главное — они способны как активировать, так и подавлять клеточные процессы по команде.

Разработанные наночастицы с лимонной кислотой и пектином имеют значительно разный потенциал поверхности, но при этом идентично сильный магнитоэлектрический отклик, который сравним с потенциально более токсичными зарубежными аналогами. Это открывает новые горизонты для управления клеточной активностью.

Полина Чернозём, соавтор публикации, инженер-исследователь Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ

Наночастицы представляют собой уникальные устройства, которые способны работать в двух режимах. При воздействии магнитного поля они стимулируют рост здоровых клеток, а в другом режиме — подавляют активность злокачественных. Это происходит без хирургического вмешательства, что делает их особенно привлекательными для лечения различных заболеваний.

Сами частицы в десять раз меньше своих предшественников и обладают улучшенными магнитоэлектрическими свойствами, что делает их более эффективными в решении сложных задач.

Одним из важных преимуществ разработки является то, что обработка поверхности наночастиц биосовместимыми соединениями не изменила их основные свойства. Это обеспечивает высокую точность доставки и беспроводную электростимуляцию клеток и тканей.

Нам удалось продемонстрировать контроль над клеточной активностью с помощью магнитоэлектрических наночастиц. Мы можем стимулировать рост здоровых клеток и подавить активность злокачественных клеток. Такой подход в перспективе может радикально изменить подходы к онкотерапии и регенеративной медицине.

Роман Сурменев, директор Международного исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы», профессор ТПУ

В исследовании приняли участие учёные из нескольких ведущих научных центров России, включая Институт цитологии и генетики СО РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова и Центр нейробиологии и нейрореабилитации им. Владимира Зельмана.

Результаты исследования опубликованы в авторитетном журнале ACS Applied Materials & Interfaces, что подтверждает высокий научный уровень разработки. Проект получил поддержку Российского научного фонда.