Влияние модификаторов полиольного метода на магнитоиндуцированную гипертермию и биосовместимость ультрадисперсных наночастиц магнетита

May 24, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7860 (2023) Цитировать эту статью

502 доступа

Подробности о метриках

Наночастицы магнетита (НЧ Fe3O4) широко тестируются в различных биомедицинских приложениях, включая магнитоиндуцированную гипертермию. В данной работе для НЧ Fe3O4, синтезированных полиольным методом, проверено влияние модификаторов – уротропина, полиэтиленгликоля и NH4HCO3 – на размер, морфологию, эффект магнитоиндуцированной гипертермии и биосовместимость. Наночастицы имели сферическую форму и одинаковый размер около 10 нм. При этом их поверхность функционализируется триэтиленгликолем или полиэтиленгликолем в зависимости от модификаторов. НЧ Fe3O4, синтезированные в присутствии уротропина, имели наибольшую коллоидную стабильность, связанную с высоким положительным значением дзета-потенциала (26,03 ± 0,55 мВ), но характеризовались наименьшими удельной скоростью поглощения (SAR) и собственной мощностью потерь (ILP). Наибольший потенциал в приложениях гипертермии имеют НЧ, синтезированные с использованием NH4HCO3, для которых SAR и ILP равны 69,6 ± 5,2 Вт/г и 0,613 ± 0,051 нХм2/кг соответственно. Возможность их применения подтверждена в широком диапазоне магнитных полей и тестами на цитотоксичность. Подтверждено отсутствие различий по токсичности для фибробластов дермы между всеми изученными НЧ. Кроме того, не наблюдалось существенных изменений в ультраструктуре клеток фибробластов, за исключением постепенного увеличения количества аутофагических структур.

Наночастицы магнетита являются одним из наиболее перспективных наноматериалов для медицинского применения благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам и биосовместимости1,2. Кроме того, НЧ Fe3O4 могут быть синтезированы различных размеров, форм и в виде структур ядро-оболочка, в которых оболочки могут быть неорганическими или на полимерной основе3,4,5. В литературе было предложено множество методов синтеза и протоколов модификации для синтеза даже многофункциональных платформ, предназначенных для наномедицины. Кроме того, различные факторы, не только морфологические, такие как легирование и функционализация поверхности, изменяют свойства и модифицируют область применения наночастиц магнетита. Несмотря на их возможное использование в медицине в качестве контраста для МРТ, систем доставки лекарств, противораковых средств и гипертермии6,7, диапазон их применения гораздо шире и включает катализ8, адсорбцию тяжелых металлов9, микроволновое поглощение10 и суперконденсаторы11.

Модификация морфологии и химического состава поверхности наночастиц магнетита может осуществляться как на этапе синтеза, так и после него. Рока и др.3 показали, что форму наночастиц можно контролировать несколькими способами, включая модификацию предшественников источников железа и использование выбранных органических модификаторов. Кроме того, размер и спонтанную функционализацию поверхности наночастиц магнетита можно контролировать в методе соосаждения с помощью различных органических модификаторов, таких как декстрин и органические кислоты (винная и лимонная)12. Хотя форма и размер НЧ Fe3O4 влияют как на биосовместимость, так и на эффект магнитоиндуцированной гипертермии, функционализация их поверхности позволяет синтезировать гидрофобные или гидрофильные наночастицы13,14,15,16. Как правило, наночастицы магнетита должны быть гидрофильными в биомедицинских приложениях, чтобы образовывать стабильную дисперсию на водной основе. Для достижения этой цели поверхность магнетита можно рефункционализировать или следует выбрать методы совместного осаждения и полиолов для синтеза наночастиц с высокой коллоидной стабильностью17,18,19. Хотя метод соосаждения является одним из наиболее изученных и имеет высокий выход синтеза, полученные наночастицы агломерируются, а их распределение по размерам широкое. Соответственно, полиольный метод наиболее перспективен в биомедицинских приложениях. В этом случае поверхность наночастиц можно функционализировать восстанавливающим растворителем19 или введением в реакционный раствор органических модификаторов, таких как этилендиамин, (3-аминопропил)триэтоксисилан и лимонная кислота20,21,22. Функционализированные наночастицы магнетита можно использовать в качестве контраста для МРТ или в качестве агента при магнитоиндуцированной гипертермии.