Исследование характеристик локальной магнитной гипертермии наночастиц

Исследование характеристик локальной магнитной гипертермии наночастиц

Дата начала работ по гранту: 22.03.2018
Дата окончания работ по гранту: 31.12.2019
Руководитель: Положенцев Олег Евгеньевич
Исполнители:

Одним из перспективных способов терапии злокачественных опухолей является метод локальной магнитной гипертермии с использованием магнитных наночастиц (МНЧ), вследствие его избирательного теплового воздействия на локальную область ткани (злокачественная опухоль) под действии переменного магнитного поля (ПМП) и хорошей совместимости с традиционными методами лечения в онкологии. Для развития данной методики потребуется разработка и получение МНЧ, обладающих высокими характеристиками нагрева (гипертермическими характеристиками).
Целью данного проекта является установление фундаментальных закономерностей, связывающих физико-химические характеристики магнитных наночастиц с характеристиками нагрева при локальной магнитной гипертермии наночастиц и разработать методику для определения характеристик нагрева МНЧ. Объектами исследования являются коллоидные растворы биосовместимых суперпарамагнитных, ферро- и ферримагнитных наночастиц, обладающих высокими характеристиками нагрева под действием переменного магнитного поля.
В рамках выполнения первого этапа работ по проекту был проведен аналитический обзор информационных источников по методу локальной магнитной гипертермии, механизмам нагрева МНЧ, методикам расчета характеристик и эффективности нагрева, оборудованию для генерации ПМП и измерения характеристик нагрева, различным типам магнитных наносистем и взаимосвязи физико-химических характеристик МНЧ с их характеристиками нагрева. Определено, что основными параметрами, влияющими на улучшение характеристик нагрева являются их химический состав, кристаллическая структура, размеры и форма наночастиц, магнитные характеристики, допирование и/или замещение элементов, кристаллическая и магнитная анизотропия, сложные композиции наносистем и магнитно-обменные взаимодействия различных фаз, химия поверхности и др. На основе анализа информационных источников, была создана база данных различных типов магнитных наночастиц, разработанных для метода магнитной гипертермии с описанием их физико-химических характеристик и характеристик нагрева.
Разработана и апробирована комплексная экспериментально-теоретическая методика определения механизмов (гистерезисные потери, неелевские и броуновские релаксации) и характеристик нагрева (SAR, ILP) при локальной магнитной гипертермии на основе определения физико-химических характеристик исследуемых магнитных наносистем на основе методов TEM, XRD, DLS, XRF, VSM и Hyperthermia, а также теоретической обработки экспериментальных данных для определения характеристик нагрева МНЧ. Разработан протокол проведения измерений характеристик нагрева МНЧ. Для удобства получения результатов была создана программа в Excel для расчета характеристик нагрева по входным данным измеренной температуры нагрева коллоидного раствора при действии переменного магнитного поля заданной частоты и напряженности, а также дополнительных данных о физико-химических характеристиках МНЧ.
Разработаны протоколы синтеза и получены магнитные наночастицы на основе оксидов железа с разными размерами магнитного ядра, разными магнитными характеристиками (Ms, Mr, Hc), магнитным упорядочением (суперпарамагнитные, однодоменные, многодоменные ферро- и ферримагнитные частицы), допированные редкоземельными элементами, наночастицы ферритов, покрытые различными ПАВ, наночастицы разной формы, сложные структуры на основе «ядро@оболочка» магнитомягких и магнитотвердых магнетиков.
Проведены измерения физико-химических и гипертермических характеристик различных групп магнитных наночастиц на основе оксидов железа разных размеров магнитного ядра, разного химического состава, разных магнитных характеристик, а также наночастиц оксидов железа, допированных переходными (Mn, Co, Ni, Cu, Zn) и редкоземельными элементами (Gd, Eu, Sm). Характеристики нагрева МНЧ измерялись с использованием установки для исследования характеристик магнитной локальной гипертермии LocalHyperThermLabUnit TOR 04/16 (ООО «Наноматериалы», Россия).
Проведен патентный поиск по способам лечения злокачественных новообразований с помощью магнитной гипертермии и магнитным наночастицам, используемым для этих целей. Сделан вывод о возможности патентования разрабатываемых МНЧ с высокими гипертермическими характеристиками, обладающие мультимодальными характеристиками для применения в онкологии.
Результаты проекта можно найти на информационном сайте в сети Интернет www.magnetic-hyperthermia.ru по развитию методики локальной магнитной гипертермии наночастиц в России и за рубежом.


Публикации по направлению


Всего отобрано 0 публикаций с суммарным значением Impact-factor = 0