Функціоналізація та особливості біомедичного застосування наночастинок магнетиту

Анотація

Наночастинки (НЧ) магнетиту привертають увагу дослідників завдяки таким властивостям, як біосумісність, біодеградація, магнітна поведінка та наявність заліза. Окремі з них вже дозволені до клінічного застосування для діагностики, лікування раку шляхом гіпертермії або боротьби з дефіцитом заліза. Використання НЧ у медицині визначається процесами на біоінтерфейсі, тому модифікація поверхні НЧ шляхом функціоналізації є дуже важливою. Мета дослідження – проаналізувати дані літератури стосовно впливу модифікації поверхні НЧ магнетиту на особливості біомедичного застосування одержаних наноструктур. Було проведено пошук джерел літератури в базах даних PubMed і Google Scholar за останні 10 років. Критеріями включення були огляди та оригінальні статті, присвячені доклінічним дослідженням. Для остаточного аналізу було відібрано 80 джерел, які увійшли до основної частини огляду. Суворий контроль фізичних і хімічних властивостей НЧ магнетиту в більшості випадків може забезпечити відповідність наносистеми вимогам, для яких вона була розроблена. Однак НЧ магнетиту властива швидка агрегація, реакційна здатність, висока поверхнева енергія, що може змінити їхні властивості. Щоб запобігти цим явищам, застосовується функціоналізація поверхні. Поверхневе сполучення НЧ магнетиту з металами застосовують для покращання біосумісності та індукції інертного характеру кінцевої наноструктури. Описані покриті золотом, платиною та сріблом магнітні НЧ для діагностики та лікування пухлин, стимуляції регенерації, протимікробної дії. Серед оксидів покриття кремнеземом найчастіше використовується для модифікації поверхні магнітних НЧ. Це визначається зменшенням агрегації, покращанням стабільності та біосумісності отриманих НЧ, здатністю до завантаження великої кількості молекул лікарської речовини та їхньої контрольованої доставки. Велике значення для біології та медицини має функціоналізація НЧ магнетиту вуглецем та його сполуками. Вона здійснюється з метою покращання стабільності, біосумісності та взаємодії з біологічними бар’єрами. У разі контрольованої доставки лікарських речовин органічні сполуки і, особ ливо, полімери є найкращими покривними матеріалами, що забезпечують велику кількість доступних груп для кон’югації інших молекул, якими бувають протипухлинні засоби, антибіотики, антиоксиданти, протизапальні препарати. Основною ідеєю функціоналізації полімером НЧ магнетиту є збільшення стабільності. Чим довший полімерний ланцюг, тим більша стабільність НЧ. Кон’югація НЧ магнетиту з фітохімічними речовинами дозволяє забезпечити їм додаткові терапевтичні властивості (протимікробні, протипухлинні). Отже, досягнення науки сприяють створенню НЧ магнетиту з чіткими структурними характеристиками, а функціоналізація поверхні забезпечує ефективність їхнього біомедичного застосування. Розробка вдосконалених методів біоінтерфейсного покриття є визначальною проблемою клінічного використання НЧ магнетиту. Раціональний підхід до конструювання функціоналізованих НЧ магнетиту та оцінка їхньої безпечності в недалекому майбутньому можуть розширити практичне застосування цих наноструктур за рахунок адресної доставки ліків, тканинної інженерії, регенеративної медицини, впровадження біосенсорів.