Обнаружены перспективные для доставки лекарств наночастицы

Ученые выявили коллоидные кластеры — группы связанных магнитных частиц, которые наиболее подходят для адресной доставки лекарств в организме. Исследование провели специалисты подведомственного Минобрнауки России Уральского федерального университета имени первого президента России Б. Н. Ельцина (УрФУ) в сотрудничестве с зарубежными коллегами.

Объект исследований ученых — линейные, закольцованные, Y-, X-образные комплексы магнитных наночастиц, «сшитых» друг с другом полимерными связями и имитирующих магнитный материал на примере феррита кобальта. Используя суперкомпьютерные технологии, исследователи смоделировали поведение данных комплексов внутри микроскопических каналов, заполненных вязкой жидкостью (аналог кровеносных сосудов). В модели движение кластеров по каналам осуществлялось воздействием внешнего магнитного поля. Варьировались направления приложенного магнитного поля и потока жидкости внутри канала, скорость жидкости, ее температура и вязкость.

Исследователи обнаружили, что предварительное сшивание наночастиц придает кластерам дополнительную эластичность, поэтому под влиянием даже сильного внешнего магнитного поля они, стабилизируясь потоком жидкости, лишь испытывают значительную деформацию, но не распадаются.

«Оказалось, что наибольшей магнитной отзывчивостью и в то же время устойчивостью обладают Y-, X-образные кластеры. По этому параметру они превосходят не только линейные и кольцеобразные кластеры, но и другие магнитные коллоидные системы. Согласно нашей гипотезе специфические свойства Y-, X-образных кластеров объясняются их пространственной структурой, наличием большего числа свободных ветвей, чем у кластеров линейной и тем более кольцеобразной формы», — объясняет Владимир Зверев, доцент кафедры теоретической и математической физики УрФУ, участник исследовательского коллектива, соавтор научной статьи.

Периодические деформации могут привести к преждевременному и нежелательному высвобождению полезного груза, «запакованного» внутрь кластера (к примеру, лекарства). Поэтому физики работают над поиском наиболее устойчивых и надежных кластеров. И Y-, X-образные кластеры показали себя многообещающими кандидатами на роль магнитоуправляемых «контейнеров» для адресной транспортировки лекарств к пораженным органам.

Дальнейшие исследования будут направлены на изучение того, как на кластеры наночастиц, находящиеся в потоке жидкости и под воздействием приложенного магнитного поля, влияет межкластерное взаимодействие.

Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда (грант № 19-72-10033), его результаты опубликованы в одном из международных научных изданий.