Обнаружены комплексы наночастиц, перспективные для доставки лекарств внутри организма

09:06, 11 июля 2023

Компьютерное моделирование выявило особую прочность и надежность комплексов

Как пояснил Владимир Зверев, наибольшей магнитной отзывчивостью и устойчивостью обладают Y- и X-образные кластеры. Фото: Елена Соколова.

Ученые Уральского федерального университета и Венского университета (Австрия) исследовали свойства различных по конфигурации магнитоуправляемых коллоидных кластеров — групп связанных магнитных частиц. Исследования позволили выявить кластеры, наиболее подходящие для адресной доставки лекарств внутри организма. О содержании и результатах проведенной работы ученые сообщили в статье в Journal of Molecular Liquids.

Объект исследований ученых — линейные, закольцованные, Y-, X-образные комплексы магнитных наночастиц, «сшитых» друг с другом полимерными связями и имитирующих магнитный материал на примере феррита кобальта. Используя суперкомпьютерные технологии, коллеги смоделировали поведение данных комплексов внутри микроскопических каналов, заполненных вязкой жидкостью (под ними подразумевались кровеносные сосуды). В модели движение кластеров по каналам осуществлялось воздействием внешнего магнитного поля. Варьировались направления приложенного магнитного поля и потока жидкости внутри канала, скорость жидкости, ее температура и вязкость.

Исследователи обнаружили, что предварительное сшивание наночастиц придает кластерам дополнительную эластичность, поэтому под влиянием даже сильного внешнего магнитного поля они, стабилизируясь потоком жидкости, лишь испытывают значительную деформацию, но не распадаются.

«Оказалось, что наибольшей магнитной отзывчивостью и в то же время устойчивостью обладают Y-, X-образные кластеры. По этому параметру они превосходят не только линейные и кольцеобразные кластеры, но и другие магнитные коллоидные системы. Согласно нашей гипотезе специфические свойства Y-, X-образных кластеров объясняются их пространственной структурой, наличием большего числа свободных ветвей, чем у кластеров линейной и тем более кольцеобразной формы», — объясняет Владимир Зверев, доцент кафедры теоретической и математической физики УрФУ, участник исследовательского коллектива, соавтор научной статьи.

Периодические деформации могут привести к преждевременному и нежелательному высвобождению полезного груза, «запакованного» внутрь кластера. Таким образом, наиболее устойчивые и надежные Y-, X-образные кластеры рассматриваются как многообещающие кандидаты на роль магнитоуправляемых «контейнеров» для адресной транспортировки лекарств к пораженным органам.

Учитывая важность исследований и их новаторский характер, работа ученых Уральского федерального университета и Венского университета поддержана Российским научным фондом (грант № 19-72-10033).

Последующие исследования ученых будут направлены на изучение того, как на кластеры наночастиц, находящиеся в потоке жидкости и под воздействием приложенного магнитного поля, влияет межкластерное взаимодействие.

Александр Задорожный