Ryska forskare har funnit att beläggning av magnetiska nanopartiklar med en icke-magnetisk kiselskalbeläggning avsevärt minskade cancercellers livsduglighet i ett lågfrekvent växelmagnetfält. Beläggningen ökar nanopartiklars stabilitet, förhindrar aggregation i endosomer och håller dem som effektiva magnetomekaniska ställdon i ett lågfrekvent växelmagnetfält. Studien publicerades i Kolloider och ytor B:Biogränssnitt.

Biokompatibla magnetiska nanomaterial har studerats intensivt för olika tillämpningar inom biomedicin. De kan fjärrstyras av ett externt magnetfält, vilket gör det möjligt att specifikt påverka målmolekyler på molekylär nivå.

Magnetiska nanopartiklars cytotoxicitet beror på verkande magnetfältsparametrar, av vilka de viktigaste är magnetfältets amplitud, frekvens, och åtgärdens varaktighet. I ett lågfrekvent växelmagnetfält, de roterar, orsakar mekanisk skada på celler.

Forskare från NUST MISIS, M.V. Lomonosov Moscow State University, V. Serbsky National Medical Research Centre for Psychiatry and Narcology, Siberian State Medical University, National Research Tomsk Polytechnic University, Skoltech, D.I. Mendeleev University of Chemical Technology i Ryssland och N.I Pirogov Russian National Research Medical University har funnit att en icke-magnetisk skalbeläggning avsevärt ökar cytotoxiciteten hos magnetiska nanopartiklar. Två typer av järnoxidnanopartiklar med samma magnetiska kärna med och utan kiseldioxidskal syntetiserades. Nanopartiklar med kiseldioxidskal minskade signifikant livsdugligheten för mänskliga prostatacancerceller i ett lågfrekvent växelmagnetfält enligt cytotoxicitetstestet, till skillnad från obelagda nanopartiklar.

Studien har visat att celldöd beror på det intracellulära membranets integritetsfel, och kalciumjonkoncentrationen ökar med den efterföljande nekrosen. Transmissionselektronmikroskopi och dynamiska ljusspridningsbilder visade att obelagda nanopartiklar etsas av sura medier i endosomen och bildar aggregat. Som ett resultat, de möter hög endosomal makromolekylär viskositet och blir oförmögna att rotera effektivt.

Forskarna antar att effektiv rotation av nanopartiklar orsakar celldöd i ett lågfrekvent växelmagnetfält. I tur och ordning, kiseldioxidbeläggning ökar nanopartiklars stabilitet, förhindrar aggregation i endosomer.

"Vår finansiering har både teoretiskt och praktiskt värde. Vi upptäckte att den icke-magnetiska fasen ökar den kolloidala stabiliteten hos nanopartiklar, är således nyckeln till deras effektiva magnetomekaniska aktivering. Detta är viktigt för den grundläggande förståelsen av mekanismen för magneto-mekanisk aktivering och vad de strukturella egenskaperna hos nanopartiklar bör vara för att maximera deras cytotoxicitet. Å andra sidan, vi har visat att våra nanopartiklar fungerar, de orsakar celldöd. Nästa steg skulle vara att testa deras effektivitet in vivo, " noterade Artyom Ilyasov, NUST MISIS Biomedicinskt nanomateriallaboratorium.