Российские ученые создали микрофлюидный чип и специальную установку для подачи реагентов. Разработанная система позволяет автоматизировать процесс получения частиц, в частности магнетита, для таргетной доставки лекарств. Исследование опубликовано в журнале Colloid Journal, сообщает пресс-служба СПбГЭТУ «ЛЭТИ».
Несмотря на прогресс в области лечения онкологических заболеваний, многие современные препараты затрагивают здоровые клетки и вызывают значительные побочные эффекты. Для повышения эффективности и безопасности терапии разрабатываются методы таргетной (адресной) доставки лекарств непосредственно в пораженные органы и ткани. Одним из таких решений являются специализированные носители на основе наночастиц магнетита. Они обеспечивают точную транспортировку препаратов к опухолям.
Для получения магнитных частиц в основном используют так называемые объемные реакторы периодического действия. Однако их применение имеет некоторые недостатки: отсутствие возможности массового производства, закупоривание устройства химикатами (например, оксидом железа) при синтезе, отчего снижается качество получаемого продукта. Кроме того, во время синтеза важную роль играют ручные операции — необходимо контролировать скорость подачи реагентов, скорость перемешивания, а также температуру. При этом полученный продукт характеризуется неоднородностью состава.
Решением этих проблем стала технология непрерывного (проточного) синтеза с использованием микрореакторов на основе микрофлюидных чипов.
«Нам удалось синтезировать наночастицы магнетита в разработанном микрофлюидном реакторе. Мы исследовали физико-химические свойства полученных продуктов, а затем сравнили их со свойствами наноматериалов, полученных традиционным способом, то есть в объемном реакторе. Экспериментально установлено, что с помощью данного микрофлюидного чипа можно получать наноматериалы с лучшими магнитными характеристиками, а также с заданными формой и размерами», — рассказал доцент кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ», докторант Камиль Газинурович Гареев.
Исследовательская группа из НМИЦ им. В. А. Алмазова и ЛЭТИ создала компьютерную модель топологии чипа, а затем на ее основе разработала физический прототип посредством технологии мягкой литографии. Это позволило создавать одноразовые компактные чипы из полимера со стеклянной основой и силиконовыми разветвленными каналами, предназначенными для смешения и осаждения оксида железа.
С помощью этого чипа студенты и аспирант кафедры МНЭ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Игоревич Никифоров, а также сотрудники научно-исследовательской лаборатории нанотехнологий НМИЦ им. Алмазова синтезировали наночастицы магнетита. Реагенты в чип подавались из пробирок под действием давления с помощью специальной установки, разработанной в Институте аналитического приборостроения Российской академии наук. Это обеспечило непрерывный синтез оксида железа в микрореакторе. Наблюдение за правильностью хода реакции проводилось с помощью микроскопа со встроенной видеокамерой, которая управлялась через персональный компьютер.
После этого полученные суспензии передали в ЛЭТИ для сравнения их физико-химических свойств с характеристиками синтезированных в одинаковых условиях, но в объемном реакторе, наночастиц магнетита в НМИЦ им. Алмазова. Для оценки возможности использования данных материалов в медицинских и биологических целях исследована их гемолитическая активность (с целью узнать, будут ли они токсичны по отношению к эритроцитам). Затем специалисты из Санкт-Петербургского государственного университета подтвердили, что на выходе получился правильный продукт.
«Данный метод позволил нам полностью автоматизировать процесс синтеза магнитных наночастиц. Так, с помощью компьютера можно контролировать водородный показатель, скорость подачи реагентов, температуру и так далее. В случае, если что-то в процессе реакции пойдет не так, устройство об этом оповестит. В частности, можно изготовить сразу несколько чипов и запустить синтез в них одновременно, что способно обеспечить массовое производство данных материалов», — отметил заведующий научно-исследовательской лабораторией нанотехнологий НМИЦ им. Алмазова Дмитрий Владимирович Королев.
Синтезированные наночастицы магнетита перспективны для интеграции в липосомы (искусственно созданные везикулы), необходимые для таргетной доставки лекарств при лечении онкологических и иных заболеваний.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
