Ученые Томского политеха вместе с российскими коллегами создали биосовместимые наночастицы. Эти микроскопические структуры под действием слабых магнитных полей способны стимулировать работу нейронов головного мозга без хирургических вмешательств и имплантатов. Разработка закладывает научные основы для новых методов лечения неврологических заболеваний, сообщает пресс-служба вуза.
«Благодаря особой технологии синтеза мы научились точно настраивать свойства оболочки. Это позволило усилить магнитоэлектрический эффект: способность превращать магнитное воздействие в электрический сигнал, который «понимает» нервная клетка», — отмечает руководитель исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Чернозем.
Размер полученных частиц — менее 30 нанометров, что в сотни раз меньше клеток крови. Каждая из них состоит из суперпарамагнитного ядра из соединения феррита марганца и бессвинцовой оболочки из титаната бария. Чтобы синтезировать такие структуры, ученые использовали микроволновый гидротермальный метод и меняли три параметра: температуру, концентрацию щелочи и длительность реакции. Наиболее перспективными оказались наночастицы, созданные при +185°С.
В их оболочке появились особые участки — частично аморфные зоны и следы одной из промежуточных фаз. Это позволило получить рекордный магнитоэлектрический отклик для наноструктур, не содержащих токсичные свинец или кобальт. Эксперименты показали, что под действием слабого магнитного поля такие частицы в три раза увеличивают приток ионов кальция в нейроны — один из ключевых механизмов работы нервной системы, памяти и пластичности связей между клетками. Кроме того, они активировали на 20% больше нервных клеток по сравнению с аналогами.
Тесты подтвердили полную безопасность наночастиц для клеток при концентрациях до 30 микрограммов на миллилитр — этого объема достаточно для эффективной терапии. По словам директора международного научно-исследовательского центра «Пьезо и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Романа Сурменева, новую технологию можно легко адаптировать под конкретную клиническую задачу: от лечения боли до восстановления после инсульта. В будущем такие наночастицы могут стать основой для терапии депрессии, лечения нейродегенеративных заболеваний (болезни Паркинсона и Альцгеймера), а также восстановления нервных волокон.
В исследовании участвовали специалисты ТПУ, ТГУ, Института катализа имени Борескова СО РАН, Федерального медико-биологического агентства, компании «Центр улучшения качества жизни с помощью технологий будущего» и Института цитологии и генетики СО РАН. Скоро ученые начнут испытания на животных.
