Ikke-magnetisk skalbelægning af magnetiske nanopartikler som nøglefaktor for cytotoksicitet

Russiske videnskabsmænd har fundet ud af, at belægning af magnetiske nanopartikler med en ikke-magnetisk silica-skalbelægning signifikant reducerede kræftcellernes levedygtighed i et lavfrekvent vekslende magnetfelt. Belægningen øger nanopartiklers stabilitet, forhindrer aggregering i endosomer og holder dem som effektive magnetomekaniske aktuatorer i et lavfrekvent vekslende magnetfelt. Undersøgelsen blev offentliggjort i Kolloider og overflader B:Biogrænseflader.

Biokompatible magnetiske nanomaterialer er blevet intensivt undersøgt til forskellige anvendelser inden for biomedicin. De kan fjernstyres af et eksternt magnetfelt, som gør det muligt specifikt at påvirke målmolekyler på molekylært niveau.

Magnetiske nanopartiklers cytotoksicitet afhænger af virkende magnetfeltparametre, hvoraf de vigtigste er magnetfelts amplitude, frekvens, og handlingens varighed. I et lavfrekvent vekslende magnetfelt, de roterer, forårsager mekanisk skade på celler.

Forskere fra NUST MISIS, M.V. Lomonosov Moskva statsuniversitet, V. Serbsky National Medical Research Center for Psykiatri og Narkologi, Siberian State Medical University, National Research Tomsk Polytechnic University, Skoltech, D.I. Mendeleev University of Chemical Technology i Rusland og N.I Pirogov Russian National Research Medical University har fundet ud af, at en ikke-magnetisk skalkappe signifikant øger cytotoksiciteten af ​​magnetiske nanopartikler. To typer jernoxidnanopartikler med den samme magnetiske kerne med og uden silicaskaller blev syntetiseret. Nanopartikler med silicaskaller reducerede signifikant levedygtigheden af ​​humane prostatacancerceller i et lavfrekvent vekslende magnetfelt ifølge cytotoksicitetstesten, i modsætning til ubelagte nanopartikler.

Undersøgelsen har vist, at celledød skyldes den intracellulære membranintegritetssvigt, og calciumionkoncentrationen stiger med den efterfølgende nekrose. Transmissionselektronmikroskopi og dynamiske lysspredningsbilleder viste, at ubelagte nanopartikler ætses af sure medier i endosomet og danner aggregater. Som resultat, de møder høj endosomal makromolekylær viskositet og bliver ude af stand til at rotere effektivt.

Forskerne antager, at effektiv rotation af nanopartikler forårsager celledød i et lavfrekvent vekslende magnetfelt. På tur, Silica-skalbelægning øger nanopartiklers stabilitet, forhindrer aggregering i endosomer.

"Vores finansiering har både teoretisk og praktisk værdi. Vi opdagede, at den ikke-magnetiske fase øger den kolloide stabilitet af nanopartikler, dermed nøglen til deres effektive magnetomekaniske aktivering. Dette er vigtigt for den grundlæggende forståelse af mekanismen for magneto-mekanisk aktivering, og hvad de strukturelle træk ved nanopartikler bør være for at maksimere deres cytotoksicitet. På den anden side, vi har vist, at vores nanopartikler virker, de forårsager celledød. Det næste skridt ville være at teste deres effektivitet in vivo, " bemærkede Artyom Ilyasov, NUST MISIS Biomedicinsk Nanomateriale Laboratorium.