Scienziati russi hanno scoperto che il rivestimento di nanoparticelle magnetiche con un rivestimento a guscio di silice non magnetico ha ridotto significativamente la vitalità delle cellule tumorali in un campo magnetico alternato a bassa frequenza. Il rivestimento aumenta la stabilità delle nanoparticelle, prevenendo l'aggregazione negli endosomi e mantenendoli come efficaci attuatori magneto-meccanici in un campo magnetico alternato a bassa frequenza. Lo studio è stato pubblicato su Colloidi e Superfici B:Biointerfacce.

I nanomateriali magnetici biocompatibili sono stati studiati intensamente per varie applicazioni in biomedicina. Possono essere controllati a distanza da un campo magnetico esterno, che consente di influenzare specificamente le molecole bersaglio a livello molecolare.

La citotossicità delle nanoparticelle magnetiche dipende dall'azione dei parametri del campo magnetico, i più significativi dei quali sono l'ampiezza del campo magnetico, frequenza, e la durata dell'azione. In un campo magnetico alternato a bassa frequenza, ruotano, provocando danni meccanici alle cellule.

Scienziati di NUST MISIS, M.V. Lomonosov Università statale di Mosca, V. Serbsky Centro nazionale di ricerca medica per la psichiatria e la narcologia, Università medica statale siberiana, Ricerca nazionale Università politecnica di Tomsk, Skoltech, D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia e N.I Pirogov Russian National Research Medical University hanno scoperto che un rivestimento esterno non magnetico aumenta significativamente la citotossicità delle nanoparticelle magnetiche. Sono stati sintetizzati due tipi di nanoparticelle di ossido di ferro con lo stesso nucleo magnetico con e senza gusci di silice. Le nanoparticelle con gusci di silice hanno ridotto significativamente la vitalità delle cellule tumorali della prostata umane in un campo magnetico alternato a bassa frequenza secondo il test di citotossicità, a differenza delle nanoparticelle non rivestite.

Lo studio ha dimostrato che la morte cellulare deriva dal fallimento dell'integrità della membrana intracellulare, e la concentrazione di ioni calcio aumenta con la successiva necrosi. La microscopia elettronica a trasmissione e le immagini di diffusione dinamica della luce hanno mostrato che le nanoparticelle non rivestite vengono incise da mezzi acidi nell'endosoma e formano aggregati. Di conseguenza, incontrano un'elevata viscosità macromolecolare endosomiale e diventano incapaci di ruotare in modo efficiente.

Gli scienziati presumono che l'effettiva rotazione delle nanoparticelle provochi la morte cellulare in un campo magnetico alternato a bassa frequenza. A sua volta, il rivestimento del guscio di silice aumenta la stabilità delle nanoparticelle, prevenire l'aggregazione negli endosomi.

"I nostri finanziamenti hanno valore sia teorico che pratico. Abbiamo scoperto che la fase non magnetica aumenta la stabilità colloidale delle nanoparticelle, essendo così la chiave per il loro efficace azionamento magneto-meccanico. Questo è importante per la comprensione fondamentale del meccanismo di attuazione magneto-meccanica e quali dovrebbero essere le caratteristiche strutturali delle nanoparticelle per massimizzare la loro citotossicità. D'altra parte, abbiamo dimostrato che le nostre nanoparticelle funzionano, causano la morte cellulare. Il prossimo passo sarebbe testare la loro efficacia in vivo, " ha osservato Artyom Ilyasov, Laboratorio di nanomateriali biomedici NUST MISIS.