Preview

Бюллетень сибирской медицины

Расширенный поиск

ПОВЕРХНОСТНО МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МАГНИТНЫЕ НАНОЧАСТИЦЫ ДЛЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

https://doi.org/10.20538/1682-0363-2014-6-33-40

Полный текст:

Аннотация

Наноматериалы с уникальными физико-химическими свойствами вызывают большой интерес у специалистов различных областей. Особенности структуры вещества в наносостоянии позволяют создавать конструкции с новыми механическими, оптическими и электрическими свойствами. Большое практическое значение имеют магнитные свойства материалов, структурные элементы которых лежат в нанодиапазоне. Магнитные наночастицы могут быть использованы как в целях терапии, так и для диагностики различных заболеваний. Наноматериалы, обладающие магнитными свойствами, нашли применение в адресной доставке лекарственных веществ, магнитной гипертермии, магнитной сепарации и магнитно-резонансной томографии. Свойства магнитных наночастиц зависят от многих факторов, таких как их размер и форма, химический состав и тип кристаллической решетки. Магнитные характеристики могут изменяться при взаимодействии частиц с окружающими их веществами и соседними частицами.

К сожалению, большими недостатками немодифицированных наночастиц являются их неспецифическое взаимодействие с клетками, которое приводит к накоплению их вне органов-мишеней, а также токсичность наноматериалов и низкая коллоидная устойчивость. Решением этой проблемы может послужить поверхностная модификация наночастиц. На современном этапе одна из основных задач нанобиотехнологии – разработка наноконструкций на основе магнитных наночастиц, которые будут функционализированы биосовместимыми агентами.

Об авторах

Г. Ю. Васюков
Сибирский государственный медицинский университет, Томск; НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН, Кемерово
Россия

Васюков Георгий Юрьевич – аспирант кафедры морфологии и общей патологии СибГМУ, лаборант-исследователь лаборатории ультраструктурных методов исследования тканей НИИ КПССЗ СО РАМН



И. В. Митрофанова
Сибирский государственный медицинский университет, Томск
Россия
Митрофанова Ирина Валерьевна – студентка 6-го курса медико-биологического факультета


В. В. Иванова
Сибирский государственный медицинский университет, Томск
Россия

Иванова Вера Владимировна – аспирант кафедры морфологии и общей патологии



В. Д. Прокопьева
НИИ психического здоровья СО РАМН, Томск
Россия

Прокопьева Валентина Даниловна – доктор биологических наук, профессор, вед. научный сотрудник лаборатории психонейроиммунологии и нейробиологии НИИ психического здоровья СО РАМН



Список литературы

1. Губин С.П., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б., Юрков Г.Ю. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства // Успехи химии. 2005. № 74. С. 539–574.

2. Левитин Б.Е., Третьяков Ю.Д. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. М.: Металлургия, 1979. 472 с.

3. Мильто И.В., Михайлов Г.А., Ратькин А.В., Магаева А.А. Влияние наноразмерных частиц на морфологию внутренних органов мыши при внутривенном введении раствора нанопорошка Fe3O4 // Бюл. сиб. медицины. 2008. Т. 7, № 1. С. 32–36.

4. Laurent S., Burtea C., Thirifays C., Rezaee F. et al. Signifi-cance of cell ‘observer’ and protein source in nanobiosciences // J. Colloid Interface Sci. 2013. V. 392. P. 431–445.

5. McNeil S.E. Nanoparticle therapeutics: a personal perspective // WIREs Nanomed. Nanobiotechnol. 2009. V. 1, № 3. P. 264–271.

6. Prijic S.,Scancar J., Romih R., Cemazar M. et al. Magnetic nanoparticles as targeted delivery systems in oncology // Radiol. Oncol. 2011. V. 45, № 1. P. 1–16.

7. Sosnovik D.E., Nahrendorf M., Weissleder R. Magnetic nanoparticles for MR imaging: agents, techniques and cardio-vascular applications // Basic Res. Cardiol. 2008. V. 103, № 2. P. 122–130.

8. Jun Y.W., Lee J.H., Cheon J. Chemical Design of Nanoparticle Probes for High-Performance Magnetic Resonance Imaging // Angew. Chem., Int. Ed. 2008. V. 47, № 28. P. 5122–5135.

9. Schweiger C., Hartmann R., Zhang F., Parak W.J. et al. Quantification of the internalization patterns of superparamagnetic iron oxide nanoparticles with opposite charge // J. Nanobiotechnol. 2012. V. 10, № 28. P. 1–11.

10. Petri-Fink A., Chastellain M., Juillerat-Jeanneret L,, Fer-rari A. et al. Development of functionalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles for interaction with human cancer cells // Biomaterials. 2005. V. 26, № 15. P. 2685–2694.

11. Aggarwal P., Hall J.B., McLeland C.B., Dobrovolskaia M.A. et al. Nanoparticle interaction with plasma proteins as it relates to particle biodistribution, biocompatibility and therapeutic efficacy // Adv. Drug Deliv. Rev. 2009. V. 61, № 6. P. 428–437.

12. Yoo D., Jeong H., Preihs C., Choi J.S. et al. Double-effector nanoparticles: A synergistic approach to apoptotic hyperthermia // Angew. Chem. Int. Ed. 2012. V. 51, № 50. P. 12482–12485.

13. Новые материалы / под ред. Ю.С. Карабасова. М.: МИСИС, 2002. 736 с.

14. Sousa M.H., Tourinho F.A., Depeyrot J., da Silva G.J. et al. New Electric Double-Layered Magnetic Fluids Based on Copper, Nickel, and Zinc Ferrite Nanostructures // Phys. Chem. B. 2001. V. 105, № 6. P. 1168–1175.

15. Lattuada M., Hatton T.A. Functionalization of Monodisperse Magnetic Nanoparticles // Langmuir. 2007. V. 23, № 4. P. 2158–2168.

16. Wang W.C., Neoh K.G., Kang E.T. Surface Functionalization of Fe3O4 Magnetic Nanoparticles via RAFT-Mediated Graft Polymerization // Macromol. Rapid. Commun. 2006. V. 27, № 19. P. 1665–1669.

17. Babu K., Dhamodharan R. Grafting of Poly(methyl methacrylate) Brushes from Magnetite Nanoparticles Using a Phosphonic Acid Based Initiator by Ambient Temperature Atom Transfer Radical Polymerization (ATATRP) // Nanoscale Res. Lett. 2008. V. 3, № 3. – P. 109–117.

18. Polito L. Resolving the Structure of Ligands Bound to the Surface of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles by High-Resolution Magic-Angle Spinning NMR Spectroscopy // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130, № 38. P. 12712–12724.

19. Thünemann A.F., Schütt D., Kaufner L., Pison U. et al. Maghemite Nanoparticles Protectively Coated with Poly(ethy¬¬lene imine) and Poly(ethylene oxide)-block-poly(glutamic acid) // Langmuir. 2006. V. 22, № 5. P. 2351–2357.

20. Hong J., Gong P., Xu D., Dong L. et al. Stabilization of chymotrypsin by covalent immobilization on amine-functionalized superparamagnetic nanogel // J. of Biotech-nology. 2007. V. 128. P. 597–605.

21. Kim J., Kim H.S., Lee N., Kim T. et al. Multifunctional Uniform Nanoparticles Composed of a Magnetite Nanocrystal Core and a Mesoporous Silica Shell for Magnetic Resonance and Fluorescence Imaging and for Drug Delivery // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47, № 44. P. 8438–8441.

22. Xu L., Kim M., Kim K., Choa Y. et al. Surface modified Fe3O4 nanoparticles as a protein delivery vehicle // Colloids Surf. A. 2009. V. 350, № 1. P. 8–12.

23. Sun J. et al. Synthesis and characterization of biocom-patible Fe3O4 nanoparticles // J. Biomed. Mat. Res., Part A. 2007. V. 80, № 2. P. 333–341.

24. Chen Y.J., Zhou S., Hou P., Yang Y. et al. Characterization and in vitro cellular uptake of PEG coated iron oxide nanoparticles as MRI contrast agent // Die Pharm. Int. J. Pharm. Sci. 2010. V. 36, № 7. P. 481–486.

25. Prencipe G., Tabakman S.M., Welsher K., Liu Z. et al. PEG Branched Polymer for Functionalization of Nanomaterials with Ultralong Blood Circulation // Am. Chem. Soc. 2009. V. 131, № 13. P. 4783–4787.

26. Cheng K., Peng S., Xu C., Sun S. et al. Porous Hollow Fe3O4 Nanoparticles for Targeted Delivery and Controlled Release of Cisplatin // J. Am. Chem. Soc. 2007. V. 131, № 30. P. 10637–10644.

27. Dan M., Scott D.F., Hardy P.A., Wydra R.J. et al. Block copolymer crosslinked nanoassemblies improve particle stability and biocompatibility of superparamagnetic iron oxide nanoparticles // Pharm. Res. 2013. V. 30, № 2. P. 552–561.

28. Bae K.H., Park M., Do M.J., Lee N. et al. Chitosan Oligosaccharide-Stabilized Ferrimagnetic Iron Oxide Nanocubes for Magnetically Modulated Cancer Hyperthermia // ACS Nano. 2012. V. 6, № 6. P. 5266–5273.

29. Tassa C., Shaw S.Y., Weissleder R. Dextran-coated iron oxide nanoparticles: A versatile platform for targeted molecular imaging, molecular diagnostics and therapy // Acc. Chem. Res. 2011. V. 44, № 10. P. 842–852.

30. Hermanson G.T. Bioconjugate Techniques. CA: Academic Press. 2008. P. 127–228.

31. Armijo L.M., Brandt Y.I., Mathew D., Yadav S. et al. Iron oxide nanocrystals for magnetic hyperthermia applications // Nanomaterials. 2012. V. 2. P. 134–146.

32. Ulman A. Formation and Structure of Self-Assembled Monolayers // Chem. Rev. 1996. V. 96, № 4. P. 1533–1554.

33. Thiesen B., Jordan A. Clinical applications of magnetic nanoparticles for hyperthermia // Int. J. Hyperthermia. 2008. V. 24, № 6. P. 467–474.

34. van Landeghem F.K.H., Maier-Hauff K., Jordan A., Hoff-mann K.T. et al. Post-mortem studies in glioblastoma pa-tients treated with thermotherapy using magnetic nanoparticles // Biomaterials. 2009. V. 30, № 1. P. 52–57.

35. Creixell M., Bohorquez A.C., Torres-Lugo M., Rinaldi C. EGFR-targeted magnetic nanoparticle heaters kill cancer cells without a perceptible temperature rise // ACS Nano. 2011. V. 5, № 9. Р. 7124–7129.

36. Chan H.B.S., Ellis B.L., Sharma H.L., Frost W. et al. Carbon-Encapsulated Radioactive 99mTc Nanoparticles // Adv. Mater. 2004. V. 16, № 2. P. 144–149.

37. Scott J.H.J., Majetich S.A. Morphology, structure, and growth of nanoparticles produced in a carbon arc // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. P. 12564.

38. Антипов С.А., Федущак Т.А., Кокорев О.В., Геренг Е.А., Дамбаев Г.Ц., Ермаков А.Е., Уймин М.А., Хлусов И.А. Противоопухолевые эффекты in vitro и in vivo липидных композитов цисплатина и наночастиц ферромагнетика в углеродной оболочке // Бюл. сиб. медицины. 2010. Т. 9, № 1. С. 9–17.

39. Мильто И.В., Суходоло И.В. Структура печени, лег-кого, почек, сердца и селезенки крыс после многократного внутривенного введения суспензии наноразмерных частиц магнетита // Вестник РАМН. 2012. № 3. С. 75–79.

40. Fabre P., Casagrande C., Veyssie M. et al. Ferrosmectics: A new magnetic and mesomorphic phase // Phys. Rev. Lett. 1990. V. 64. P. 539.

41. Calderon F.L., Stora T., Monval O.M., Poulin P., Bibette J. Direct measurement of colloidal forces // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 72. P. 2959.

42. Bacri J.C., Cabuil V., Cebers A., Menager C. et al. Flatten-ing of ferro-vesicle undulations under a magnetic field // Europhys. Lett. 1996. V. 33, № 3. P. 235.

43. Berejnov V., Bacri J.C., Cabuil V., Perzynski R. et al. Lyotropicferronematics: Magnetic orientational transition in the discotic phase // J. Colloid Interface Sci. 1998. V. 41, № 5. P. 507.

44. Клиническая лабораторная аналитика. Основы клинического лабораторного анализа / под ред. В.В. Меньшикова. М.: Агат-Мед, 2002. 860 с.

45. Gaucher G., Dufresne M.H., Sant V.P., Kang N. et al. Block copolymer micelles: preparation, characterization and application in drug delivery // J. Control Release. 2005. V. 109, № 1. P. 169–188.

46. Fahmy T.M., Fong P.M., Park J., Constable T. et al. Nanosystems for simultaneous imaging and drug delivery to T cells // AAPS J. 2007. V. 9, № 4. P. E171–E180.


Для цитирования:


Васюков Г.Ю., Митрофанова И.В., Иванова В.В., Прокопьева В.Д. ПОВЕРХНОСТНО МОДИФИЦИРОВАННЫЕ МАГНИТНЫЕ НАНОЧАСТИЦЫ ДЛЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ. Бюллетень сибирской медицины. 2014;13(6):33-40. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2014-6-33-40

For citation:


Vasyukov G.Y., Mitrofanova I.V., Ivanova V.V., Prokopiyeva V.D. SURFACE MODIFITED MAGNETIC NANOPARTICLES FOR BIOMEDICAL APPLICATION. Bulletin of Siberian Medicine. 2014;13(6):33-40. (In Russ.) https://doi.org/10.20538/1682-0363-2014-6-33-40

Просмотров: 261


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1682-0363 (Print)
ISSN 1819-3684 (Online)