Изучение процесса магнитоуправляемой доставки наночастиц магнетита в модельной системе in vitro

Цель исследования. Разработка экспериментального стенда для изучения процесса накопления магнитных наночастиц (МНЧ) в заданном участке модели сосудистой системы под воздействием внешнего магнитного поля. Материалы и методы. В качестве модельной жидкости использовали дистиллированную воду, циркулирующую в замкнутом контуре со скоростью 40-80 л/час. В жидкость добавляли суспензию наночастиц магнетита размером 7-10 нм (2 мг/мл). Предварительно оценивали морфологию МНЧ, их удельную поверхность, магнитную восприимчивость. Визуально оценивали время накопления МНЧ на внутренней поверхности трубки под воздействием постоянного магнитного поля неодимового магнита класса N35 размером 30x20x10 мм. Результаты. Описана технология синтеза МНЧ и их физико-химические свойства. МНЧ имеют игольчатую форму и удельную поверхность 95 м²/г. На разработанном экспериментальном стенде показано, что в течение 5 минут из потока циркулирующей модельной жидкости 100 % МНЧ оседают в зоне приложения магнитного поля. Преимущественное накопление МНЧ наблюдалось на концах постоянного магнита, что объясняется топографией магнитного поля постоянного магнита. Заключение. Разработан испытательный стенд, позволяющий изучать процесс магнитоуправляемой доставки МНЧ in vitro. Реализована возможность испытаний по двум методам: непосредственному введению МНЧ в зону циркуляции модельной жидкости, а также внесения МНЧ в поток с помощью специально сконструированного электромагнитного зонда. Разработанный стенд позволяет изучать процесс магнитоуправляемой доставки МНЧ в зависимости от объемного расхода, солевого состава и вязкости модельной жидкости.

магнитные наночастицы, магнетит, магнитоуправляемая доставка, испытательный стенд, модель кровообращения, magnetic nanoparticles, magnetite, magnetic drug delivery, in vitro model system, circulation model

1. Wu Y, Briley-Saebo K, Xie J et al. Inflammatory bowel disease: MR- and SPECT/CT-based macrophage imaging for monitoring and evaluating disease activity in experimental mouse model-pilot study. Radiology. 2014;271(2):400-406.

2. Luciani A, Dechoux S, Deveaux V et al. Adipose tissue macrophages: MR tracking to monitor obesity-associated inflammation. Radiology. 2012;263(3):786-878.

3. Pradhan P, Giri J, Rieken F et al. Targeted temperature sensitive magnetic liposomes for thermo-chemotherapy. J Control Release. 2010;142(1):108-129.

4. Cinteza LO, Ohulchanskyy TY, Sahoo Y et al. Diacyllipid micelle-based nanocarrier for magnetically guided delivery of drugs in photodynamic therapy. Mol Pharm. 2006;3(4):415-437.

5. Yang L, Mao H, Cao Z et al. Molecular imaging of pancreatic cancer in an animal model using targeted multifunctional nanoparticles. Gastroenterology. 2009;136(5):1514-1538.

6. Galagudza M, Korolev D, Postnov V et al. Passive targeting of ischemic-reperfused myocardium with adenosine-loaded silica nanoparticles. Int J Nanomedicine. 2012;7:1671-1678.

7. Zhang Y, Li W, Ou L et al. Targeted delivery of human VEGF gene via complexes of magnetic nanoparticle-adenoviral vectors enhanced cardiac regeneration. PLoS One. 2012;7(7): e39490.

8. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 685294. Стенд-имитатор системы кровообращения организма / М. А. Локшин, Ю. Н. Гаврилов, В. И. Ковин. - № 2560622/28-13, заявл. 29.12.77, опубл. 15.09.79.

9. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 936922. Стенд для моделирования системы кровообращения / А. П. Осипов, В. М. Мордашев, В. А. Кремнев, Ю. М. Киселев. - № 2864449/28-13, заявл. 04.01.80, опубл. 23.06.82.

10. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 939013. Устройство для моделирования гемодинамических явлений в системе кровообращения / В. С. Бедненко, А. С. Нехаев, А. Н. Козлов. - № 2883841/28-13, заявл. 05.02.80, опубл. 30.06.82.

11. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1029961 A. Стенд для испытания искусственного сердца / М. А. Локшин, В. И. Копин, В. Г. Северин, А. В. Врубель, В. А. Стасенков. - № 2887106/28-13, заявл. 29.02.80, опубл. 23.07.83.

12. Афонин М. В., Евреинова Н. В., Королев Д. В. и др. Исследование физических свойств и биодеградации наночастиц магнетита in vitro. Биотехносфера. 2015;2(38):32-34.

13. Поздняков В. А. Физическое материаловедение наноструктурных материалов: учеб. пособие. М.: МГЛУ, 2007. 423 с.

14. Патент на изобретение RU 2525430 C2. Носитель для лекарственных средств и биологически активных веществ для лечения и диагностики и способ его получения / Королев Д. В., Афонин М. В., Галагудза М. М. и др. - № 2012143574/15, заявл. 11.10.2012, опубл. 10.08.2014, Бюл. № 22.

15. Королев Д. В., Галагудза М. М., Афонин М. В. и др. Обоснование использования магнитных наночастиц для направленной доставки лекарственных препаратов в ишемизированную скелетную мышцу. Биотехносфера.2012;1(19):2-6.

16. Кириленко А. В., Чехун В. Ф., Подольцев А. Д. и др. Анализ силового воздействия высокоградиентного магнитного поля на магнитные наночастицы в потоке жидкости. Доклады Национальной академии наук Украины. 2010;9:162-172.

17. Cheng K, Malliaras K, Li TS et al. Magnetic enhancement of cell retention, engraftment, and functional benefit after intracoronary delivery of cardiac-derived stem cells in a rat model of ischemia/reperfusion. Cell Transplant. 2012;21 (6):1121-1135.

18. Vandergriff AC, Hensley TM, Henry ET et al. Magnetic targeting of cardiosphere-derived stem cells with ferumoxytol nanoparticles for treating rats with myocardial infarction. Biomaterials. 2014;35(30):8528-8539.

19. Cheng K, Shen D, Hensley MT et al. Magnetic antibody-linked nanomatchmakers for therapeutic cell targeting. Nat Commun. 2014;5:4880.