Научная группа: Лаборатория магнетизма наноструктур

 


Область деятельности
Наноматериалы
Физика магнитных явлений

Научные интересы
биосовместимые магнитные наночастицы и материалы



Научный коллектив
Никифоров Владимир Николаевич, старший научный сотрудник, доцент, кандидат наук

Описание группы
Получены и исследованы наночастицы для магнитной гипертермии.

Задача создания магнитных наночастиц с температурой Кюри, близкой к температуре человеческого тела и способных нагреваться до +43 - +45 oC, чрезвычайно актуальна в онкологии, поскольку позволяет реализовaть локальный нагрев тканей переменным электромагнитным полем, при этом не повреждая здоровые ткани. Медицинское значение метода гипертермии заключается в возможности лизировать изнутри солидные опухоли, особенно больших размеров, и либо делать их операционно- и химиотерапевтически пригодными, либо избежать хирургического вмешательства в труднодоступных и косметически видных местах, ограничиваясь последующими курсами химиотерапии. Такие препараты делают возможным “саморегулирование” температуры, поскольку выше температуры Кюри магнитная наночастица становится парамагнитной и теряет возможность эффективно разогреваться внешним переменным электромагнитным полем.

Синтез и магнитные свойства наночастиц ферритов.
Синтез наночастиц осуществляется как методом соосаждения, так и другими методами. Замещение железа в ферритах гадолинием, цинком , марганцем, никелем позволяло изменять температуру Кюри , скорость разогрева в переменном магнитном поле (SAR), величину насыщения удельной намагниченности. Размер наночастиц составлял (≈10 nm) и контролировался с помощью TEM. Определялась скорость разогрева частиц во внешнем электромагнитном поле. Измерялись магнитные свойства на SQUID магнитометре и вибромагнетометре. Исследовались ЭПР спектры наночастиц.
Установлено, что допирование Gd слабо влияет на температуру Кюри. Наночастицы с низким содержанием гадолиния 0.1 – 0.2 имеют параметры, перспективные для применеия в гипертермии. Эти наночастицы можно использовать для локальной магнитной гипертермии, поскольку их скорость нагрева в магнитном поле близка к скорости нагрева магнетита. Определялась возможность разогрева частиц во внешнем электромагнитном поле.
Присутствие ионов гадолиния и железа позволяет использовать данные наночастицы для комбинированной Т1 и Т2 диагностики в ЯМР томографии.
Проведено исследование влияния различных допантов, условий синтеза и последующей обработки на магнитные свойства наночастиц Fe3O4.

Магнитные свойства наночастиц манганитов.
Альтернативой гадолиний-марганец-цинк замещенным ферритам являются наночастицы манганитов, которые имеют температуру магнитного упорядочения вблизи 300 К. С помощью SQUID магнетометра и ЭПР спектрометра исследовались магнитные свойства наночастиц манганитов. Исследования, проведенные с образцами La0.8Sr0.2MnO3 подтвердили перспективность таких наночастиц для электромагнитной гипертермии. Однако требуется проведение тестирования на токсичность.

Как сделать металлические наночастицы пригодными для введения человеку.
Непокрытые металлические наночастицы слипаются в ком в водной среде, их обычно хранят в суспензиях в масляных растворителях. При введении в организм животного они немедленно образуют тромбы сосудов и приводят к разрыву и некрозу тканей. Чтобы добиться биосовместимости и снижения токсичности наночастицы покрывают декстраном. Золи декстран-феррита, растворенные в воде, использовались для индукционной магнитной гипертермии, проводимой на линейных мышах BDF1, с перевитыми опухолями и для тестирования in vitro на человеческих опухолевых клеточных линиях. Гипертермическое воздействие ферримагнитной жидкости, помещенной в переменное магнитное поле, определяется магнитными характеристиками наночастиц.

Получение Gd- содержащих соединений ДНК.
Проведены первые эксперименты по получению ДНК-Gd препаратов для нейтронозахватной терапии. Применялись нейтронные, магнитные (SQUID), ЭПР, ЯМР, оптические методы исследования. Присутствие ионов гадолиния позволяет использовать данные объекты диагностики в ЯМР томографии.
Исследовано связывание трехзарядного иона гадолиния с одноцепочечной ДНК, а именно с кольцевыми, линейными плазмидными ДНК, а также двухцепочечной ДНК в составе жидкокристаллической дисперсии холестерической фазы. Проводились электрофорез соединений ДНК, трансфекция эукариотических клеток. Показано, что Gd жестко, по всей видимости ковалентно, связывается с кольцевыми и линейными молекулами ДНК, нарушая ее пространственную структуру и возможность репортерного гена плазмиды экспрессировать белок в трансфецированных клетках .
Установлено, как магнитными методами , так и нейтронноактивационными методами, что в В-фазе трехзарядные ионы гадолиния могут связываться с фосфатными группами (локализуясь на месте натрия) , в количестве 1:1.5 . Не исключена также локализация ионов Gd3+между парами оснований в случае линейных ДНК (в области “малой бороздки”).
Установлено, ДНК-Gd препараты со столь большим 300мг/мл содержанием гадолиния могут быть перспективна для нейтронозахватной терапии, где критична начальная концентрация материнских ядер. Достигнутая плотность Gd более 300 мг/мл может быть использована для нейтронозахватной терапии при использовании портативных источников тепловых нейтронов.

Уникальное оборудование
SQUID магнетометр
Атомный силовой микроскоп NanoWizard JPK c магнитными и электрическими кантилеверами
Конфокальный микроскоп Leica
Рефрижератор растворения Oxford TLE200

Обычное оборудование
Вибрационный магнетометр PARC 155
Леофильная сушилка
Роторный испаритель
Электроизмерительные приборы Keithley
Уникальные методики
Исследование магнитных свойств наночастиц при сверхмалых концентрациях магнитных атомов от сверхнизких температур до 300 °С.
Коньюгирование модифицированных PEG наночастиц c антителами.

Научные связи
НОУ «Прогрессивные медицинские исследования», Москва, Россия
РОНЦ им. Н.Н.Блохина, Москва, Россия
РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ФНМ МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия

Наиболее значимые публикации
Название: Magnetic resonance properties of La0.8Sr0.2MnO3 small particles
Автор(ы): Koksharov Yu.A,. Nikiforov V.N,. Kuznetsov V.D and Khomutov G.B
Название издания: Microelectronic Engineering
Том: 81
Номер: 2-4
Год выпуска: 2005
Страницы: 169 -

Название: Nanoconstructions based on double-stranded nucleic acids.
Автор(ы): Yevdokimov Y M., Skuridin S G., Nechipurenko Y D., Zakharov, Salynov V. I., Nikiforov V.N.
Название издания: International Journal of Biological Macromolecules
Том: 36
Номер:
Год выпуска: 2005
Страницы: 103 - 115

Название: Particles of liquid-crystalline dispersion formed by (nucleic acid – rare earth element) complexes as a potential platform for neutron capture therapy.
Автор(ы): Yevdokimov Yu. M., Salynov V. I.,. Kondrashina O. V, Borshevskiy V. I., Semenov S. V., Gasanov A. A., Reshetov I. V., Kuznetsov V. D., Nikiforov V. N., Akulinichev S. V.,. Mordovskoi M. V, Potashev S I.,. Skorkin V. M.
Название издания: Int J Biol Macromol.
Том: 37
Номер: 4
Год выпуска: 2005
Страницы: 165 - 173

Название: Synthesis and investigation of magnetic properties of Gd-substituted Mn-Zn ferrite nanoparticles as a potential low-TC agent for magnetic fluid hyperthermia.
Автор(ы): Brusentsova T N., Brusentsov N A., Kuznetsov V D., Nikiforov V N.
Название издания: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
Том: 293
Номер:
Год выпуска: 2005
Страницы: 298 - 302

Контактная информация
Телефон +7 495 108-44-98
Факс +7 495 320-94-50

Индекс 119899

Адрес Кафедра физики низких температур. Физический факультет МГУ им М.В.Ломоносова 119899 Ленинские Горы, Москва

Страница научной группы в интернете
http://nano-magnet.com

Источник: Нанотехнологическое сообщество