Немагнитная оболочка магнитных наночастиц — ключевой фактор цитотоксичности

Российские ученые обнаружили, что покрытие магнитных наночастиц немагнитной кремнеземной оболочкой значительно снижает жизнеспособность раковых клеток в низкочастотном переменном магнитном поле. Оболочка повышает стабильность наночастиц, предотвращая их агрегацию в эндосомах и сохраняя их эффективность в качестве магнитомеханических актуаторов. Исследование опубликовано в Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

Результаты исследования

Ученые синтезировали два типа наночастиц оксида железа с одинаковым магнитным ядром — с кремнеземной оболочкой и без нее. Наночастицы с оболочкой значительно снижали жизнеспособность клеток рака предстательной железы человека в низкочастотном переменном магнитном поле, в отличие от непокрытых частиц.

Механизм действия

В низкочастотном переменном магнитном поле наночастицы вращаются, вызывая механические повреждения клеток. Исследование показало, что гибель клеток происходит из-за нарушения целостности внутриклеточных мембран и повышения концентрации ионов кальция с последующим некрозом.

Роль оболочки

Просвечивающая электронная микроскопия и динамическое светорассеяние показали, что непокрытые наночастицы растворяются в кислой среде эндосом и образуют агрегаты. В результате они сталкиваются с высокой макромолекулярной вязкостью в эндосоме и не могут эффективно вращаться.

Кремнеземная оболочка увеличивает стабильность наночастиц, предотвращая агрегацию в эндосомах. Ученые полагают, что именно эффективное вращение наночастиц вызывает гибель клеток.

Значение работы

• Теоретическое: Обнаружено, что немагнитная фаза повышает коллоидную стабильность наночастиц, что является ключом к их эффективному магнитомеханическому воздействию.
• Практическое: Показано, что разработанные наночастицы действительно вызывают гибель клеток. Следующим шагом станет тестирование их эффективности in vivo.