Магнитомеханическая терапия злокачественных новообразований однодоменными магнитными наночастицами

1.

МАГНИТОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ
НОВООБРАЗОВАНИЙ ОДНОДОМЕННЫМИ МАГНИТНЫМИ
НАНОЧАСТИЦАМИ
В ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
П. Н. Сёмина, А. А. Пьяных, И. Л. Исаев, С. В. Комогорцев, А. С. Костюков,
Д. Е. Хренников, В. А. Фельк, С. П. Полютов, С. В. Карпов
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Цель - определить оптимальные условия использования агрегированных суперпарамагнитных
наночастиц при воздействии на мембранные рецепторы злокачественных клеток
Эксперимент по магнитомеханической терапии (B=0.01 Тл, f = 50 Гц):
D. Kilinc, et al. Adv. Healthcare Materials, 4(3):395–404, 2014.
D. Kilinc, et al. Adv. Materials, 28(27):5672–5680, 2016.
I.V. Belyanina, et al. Theranostics, 7(13):3326–3337, 2017.
Наблюдается апоптоз клеток злокачественного новообразования - запрограммированная клеточная гибель
Учёт парных взаимодействий магнетитовых наночастиц в магнитном поле и
образование многочастичных агрегатов в модели броуновской динамики
Fn = 0.382 pN !!!
Ван-дер-ваальсово и диполь-дипольное магнитное взаимодействия:
м
Агрегация наночастиц
магнетита на наночастице
золота в отсутствие магнитных
взаимодействий
(неупорядоченный агрегат)
Образование магнитоупорядоченных агрегатов из наночастиц в магнитном поле
Условие однодоменности МНЧ: 20-25 нм ≤ 2Rm ≤ 80 нм
!!! Сохранение ферримагнитных свойств МНЧ при наличии агрегата
!!! Снижение эффективного механического момента в результате
тепловых флуктуаций направления магнитного момента
Силового воздействия одной
магнитной наночастицы на
мембрану клетки
злокачестеенного
новообразования недостаточно
для достижения порогового
значения, неоюходимого для
запуска апоптоза клетки!
х
Cпонтанная агрегация
суперпарамагнитных
наночастиц (цепочечная
структура) на золотой частице
вблизи клеточных мишеней:
1. Ориентационное
упорядочение магнитных моментов
создаёт коллективное магнитное поле;
2. Происходит подавление тепловых
флуктуаций магнитного момента в
одиночных суперпарамагнитных
наночастицах;
3. Рост суммарного магнитного момента агрегата способствует увеличению силы воздействия на мембранные механорецепторы,
необходимой для запуска апоптоза злокачественной клетки!