Учёные НИТУ МИСИС представили новый класс наночастиц, которые способны ограничивать свой нагрев при воздействии переменного магнитного поля. В перспективе эта особенность позволит исключить риск повреждения здоровых тканей при лечении онкологических заболеваний методом гипертермии.

Магнитная гипертермия основана на доставке магнитных наночастиц в область опухоли и их последующем нагреве внешним переменным магнитным полем. Локальное повышение температуры может повреждать опухолевые клетки и повышать их чувствительность к другим видам терапии. При этом одна из ключевых задач метода — контролировать нагрев так, чтобы минимизировать воздействие на окружающие здоровые ткани. Для применения в магнитной гипертермии сегодня активно изучаются наночастицы оксидов железа, ферритов-шпинелей, металлические магнитные частицы и саморегулирующиеся магнитные материалы.

Изменение состава наночастиц позволило настроить магнитные свойства материала таким образом, чтобы при приближении к заданной температуре частицы начинали менее эффективно поглощали энергию переменного магнитного поля. Благодаря этому дальнейший нагрев замедляется, а температура выходит на плато. Для повышения устойчивости в водной среде и проведения биологических исследований наночастицы покрыли биосовместимым полимером. Такое покрытие помогает стабилизировать частицы в жидкости и снижает их прямое взаимодействие с биологической средой. Первичные испытания показали низкую цитотоксичность покрытых наночастиц.

«Новизна нашей работы заключается в сочетании нескольких факторов: использована новая система на основе гексаферритов, температурный предел настроен за счет легирования индием, а сами наночастицы получены потенциально масштабируемым методом высокоэнергетического помола. Кроме того, мы показали механизм работы материала: нагрев связан главным образом с перемагничиванием частиц, а саморегуляция — со снижением температуры Кюри из-за введения индия», — поделился к.т.н. Игорь Щетинин, заведующий лабораторией «Многофункциональные магнитные наноматериалы» НИТУ МИСИС.

Температурный предел можно изменять за счет состава материала: при увеличении содержания индия снижается температура, до которой нагреваются наночастицы. В перспективе это открывает возможность подбирать состав материала под требуемый режим магнитной гипертермии.

Работа выполнена на кафедре физического материаловедения совместно с лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ МИСИС при поддержке Российского научного фонда (грант № 23-73-00114).