Ученые из ИБХ РАН, МФТИ, Университета «Сириус», ИОФ РАН, НИЯУ МИФИ и РНИМУ впервые исследовали долговременное нахождение магнитных наночастиц в организме животных. Эксперимент проводился на лабораторных крысах.

Команда российских ученых разработала спектральный магнитный метод выявления материалов, что позволяет отделять сигнал магнитных наночастиц от железа, которое содержится в организме. В ходе эксперимента мышь закрепили со стороны печени и селезенки над магнитной катушкой, а затем с помощью магнитного отклика измерили количество железа в составе наночастиц и белках животного.

«Эта работа была бы невозможна без создания подхода для неинвазивной детекции магнитных частиц в организме. Измерения проводились более года. Использование классических подходов потребовало бы для подобного эксперимента более тысячи мышей, что неразумно как по этическим соображениям, так и по финансовым и человеческим трудозатратам»,  — прокомментировал Максим Никитин, заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ, руководитель направления «Нанобиомедицина» Научно-технологического университета «Сириус».

Специалисты обнаружили, что скорость накопления наночастиц и их медленное растворение зависит от внутреннего строения материала: быстрее всех оказались маленькие частицы с отрицательным зарядом. Выяснилось, что дизайн наночастиц способен ускорить время деградации с нескольких лет до месяца.

Однако избыточное железо, образованное при растворении наночастиц, не выводится из организма, при этом усвоение железа из пищи сокращается. Важно, что магнитные частицы не оказывают негативного влияния за исключением временного увеличения популяции иммунных клеток, участвующих в распознавании частиц и их переработке, а также долговременного низкотоксичного отложения избыточного железа в печени и селезенке. 

«Тот факт, что магнитные частицы переходят в биогенное железо, — важная особенность. Ее можно использовать для терапии некоторых форм анемий. Наши исследования проливают свет на разумный дизайн наноматериалов с контролируемой скоростью высвобождения железа», - отметил Иван Зелепукин, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной иммунологии Института биоорганической химии РАН, выпускник МФТИ.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований. Подробнее о результатах эксперимента читайте в журнале ACS Nano.

Иллюстрация: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c00687