Исследователи Уральского федерального университета и Венского университета с помощью вычислительного моделирования разработали модели наногелей с кобальтом и ферритом кобальта. Это позволило выяснить, как наногель доставляет лекарство, перемещаясь по кровеносным сосудам. Модель позволяет не проводить исследования препаратов на животных. Результаты опубликованы в Journal of Molecular Liquids.

Умные магнитные гели сделаны из мягких полимеров, в которые встроены магнитные наночастицы. По размеру они в 100 раз меньше эритроцитов. Наногели используются для доставки и высвобождения токсичных противораковых лекарственных препаратов. В полимерную матрицу геля, связанную с магнитными частицами, помещают лекарство, которое вводится в кровь и активизируется в точке воспаления.

«Наше исследование было мотивировано вопросом: как магнитный наногель ведет себя в гидродинамическом течении крови? Что, например, если течение разорвет гель или закрутит его так сильно, что все лекарство будет выброшено где-то по пути к очагу воспаления. С помощью компьютерного моделирования мы выяснили, что наногель, даже в артериях с турбулентным течением, будет перемещаться медленно и спокойно. Это значит, что препарат устойчив и сможет доставить лекарство к заданной точке», — рассказал соавтор исследования, аспирант физического факультета Венского университета Иван Новиков.

Экспериментальная доставка лекарств обычно проводится на животных, но увидеть процессы, происходящие в организме, и определить эффективность лечения невозможно из-за скорости потока кровеносной системы и размера наногелей. Виден только результат. По словам авторов исследования, компьютерное моделирование методом молекулярной динамики было применено впервые. Разработка создает реальные условия, в которые попадает наногель, и позволяет изучить, как лекарство вводится кровь и взаимодействует с гелем.

«С помощью этого метода можно изучать различные типы наногелей, сравнивать их поведение, понять влияние намагниченности наночастиц на перемещение в организме, а значит — разработать рекомендации по использованию различных магнитных гелей в биомедицинских приложениях, микрореологии или тканевой инженерии», — отмечает доцент кафедры теоретической и математической физики, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования физико-химических процессов в многофазных средах УрФУ Екатерина Новак.

Коллектив исследователей планирует изучить возможности управления гелями, которые плывут по кровеносному течению под воздействием переменного, вращающегося и пульсирующего магнитного поля.

Источник фото: urfu.ru