Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії
Magnetic fluid based nanocomposites and water were prepared. The nanocomposites were the structure of the core- shell and contain a stabilizer on the surface of Fe3O4, the buffer layer and the drug - a cytostatic agent cisplatin . It is shown that the magnetization curves are in the form of breast c...
Gespeichert in:
| Datum: | 2013 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2013
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/523 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291664099508224 |
|---|---|
| author | Abramov, N. V. |
| author_facet | Abramov, N. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "N. V. Abramov",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Abramov, N. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:37:33Z |
| description | Magnetic fluid based nanocomposites and water were prepared. The nanocomposites were the structure of the core- shell and contain a stabilizer on the surface of Fe3O4, the buffer layer and the drug - a cytostatic agent cisplatin . It is shown that the magnetization curves are in the form of breast characteristic superparamagnets and its calculation in the framework of the theory of paramagnetism Langevin in good agreement with the experimental data. According to the magnetic measurements determined with high confidence dimensions of the synthesized particle ensembles that are consistent with the experimental results of independent researchers. The resulting actual material will be useful in the practical use of magnetic nanocomposites and fluids in cancer therapy. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
Поверхность. 2013. Вып. 5(20). С. 247–257 247
УДК 544.723
МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ
ЦИСПЛАТИНА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЙ В ОНКОТЕРАПИИ
Н.В. Абрамов
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины,
ул. Генерала Наумова, 17, Киев, 03164, Украина, abramovnv@rambler.ru
Изготовлены магнитные жидкости на основе нанокомпозитов и воды. Нанокомпозиты
представляли собой структуру типа ядро-оболочка и содержали стабилизатор на
поверхности наночастиц магнетита, буферный слой и лекарственный препарат -
цитостатик цисплатин. Показано, что кривые намагничивания магнитных жидкостей
имеют форму характерную для суперпарамагнетиков и их расчеты в рамках теории
парамагнетизма Ланжевена удовлетворительно согласуются с экспериментальными
данными. По магнитным измерениям определены с высокой достоверностью размерные
параметры синтезированных ансамблей частиц, согласующиеся с экспериментальными
результатами независимых исследований. Полученный фактический материал будет полезен
при практическом использовании нанокомпозитов и магнитных жидкостей в онкотерапии.
Введение
Убедительное доказательство биологической совместимости магнетита [1] и
разработки по направленному транспорту лекарственных препаратов магнитными
носителями существенно расширили сферу его применения, в том числе в виде
нанокомпозитных частиц магнетита (НКЧМ), представляющих собой структуру типа
ядро-оболочка, где ядром служит наночастица магнетита (НЧМ), а оболочка состоит из
стабилизатора, буферного слоя и лекарственного препарата. Одним из способов
доставки в организм НКЧМ является введение их коллоидов, которые известны в
физике как магнитные жидкости.
Магнитные коллоиды ферро- или ферримагнитных частиц применялись с начала
тридцатых годов прошлого столетия [2 – 6] в основном для выявления доменных
структур в ферромагнетиках. Систематическое изучение самих магнитных жидкостей
было проведено в начале шестидесятых годов [7] в связи с технологическими
потребностями и космическими программами. В настоящее время они используются в
машиностроении, электротехнике, химической и горнодобывающей промышленности
[8, 9]. Магнитные коллоиды, содержащие НКЧМ, широко применяются в медицине, в
частности для гипертермии [10, 11], магнитной резонансной томографии [12] и
направленной доставки лекарств [13].
Препараты на основе комплексов платины – одни из наиболее перспективных и
широко применяемых в онкологии лекарственных средств. Именно поэтому
исследование процессов адсорбции данного типа химических структур на поверхность
магнитоуправляемого носителя, а также влияние ионов платины на магнитные свойства
НКЧМ – актуальное и многообещающее направление при создании новой формы
лекарственного препарата [14–19].
В работе исследованы магнитные свойства коллоидных составов: НЧМ/Ol. Na +
H2O, НЧМ/Ol. Na/ПЭГ + H2O, НЧМ/Ol. Na/ПЭГ/ЦП + H2O, где Ol. Na – олеат натрия,
ПЭГ – полиэтиленгликоль, ЦП – цисплатин, цис-[Pt(NH3)2Cl2] или соль Пейроне, а
также магнитные характеристики их сухих остатков.
Перспективность магнитных коллоидов (МК), содержащих лекарственные
препараты, доказана экспериментальными исследованиями в Институте
248
экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого НАН
Украины [21, 22].
Цель настоящей работы – изучение структурных и магнитных свойств
ферримагнитных наночастиц магнетита, нанокомпозитных частиц магнетита, а также
магнитных коллоидов на их основе, пригодных для использования в качестве
модельных систем в онкотерапии.
Материалы и методы
НЧМ получали методом химической конденсации из раствора солей двух- и
трехвалентного железа, действуя на него избытком щелочи согласно реакции [23],
предложенной Элмором [5, 8]: Fe2+ + 2Fe3+ + 8NH4OH Fe3O4 + 4H2O + 8NH4
+.
Подробно синтез НЧМ описан в [24], приготовление НКЧМ, МК и исследование
адсорбции ЦП на поверхность НКЧМ – в [25].
Рентгенофазовый анализ (РФА) проводили методом порошковой дифрактометрии
на автоматизированном приборе ДРОН-УМ1 с геометрией съемки по Бреггу–Брентано
в излучении Cо K линии анода (λ = 0,179021 нм) с Fe-фильтром в отраженном пучке.
Значения средних размеров DXRD кристаллитов оксидов железа были рассчитаны по
методике [26], основанной на уравнении Шерера [27].
Размеры (DTEM) и форму частиц в образцах изучали методом просвечивающей
электронной микроскопии на приборе Transmission Electron Microscope JEOL 2010. В
качестве подложки для образцов использовались углеродные пленки с круглыми
отверстиями на медных сеточках.
Петли гистерезиса магнитного момента образцов измеряли с помощью
вибрационного магнитометра при комнатной температуре. Описание установки и
методика измерений изложены в [28]. Образцами для исследований служили МК и их
специально подготовленные размагниченные сухие остатки. Для сравнения
использовали материалы с известным значением удельной намагниченности
насыщения (σs) – тестированный образец никеля и наночастицы Fe3O4 (98 %)
производства фирмы “Nanostructured & Amorphous Materials Inc.”, USA.
Результаты и обсуждение
Исследовали ансамбли НЧМ, полученные при температуре водного раствора
солей FeSO47H2O и FeCl36H2O, равной 20 ºС, и молярном соотношении ионов Fe2+:
Fe3+ = 1 : 2. На рис. 1 приведены дифрактограммы синтезированных НЧМ (а) и частиц
образца сравнения Fe3O4 (98 %) (б), указаны также значения DXRD .
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1000
2000
3000
DXRD= 11 нм
, град
(а)
I,
о
тн
. е
д.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
4000
8000
DXRD= 27 нм
I,
о
тн
. е
д.
, град
(б)
Рис. 1. Дифрактограммы синтезированных НЧМ (а) и образца сравнения Fe3O4
(98%) (б).
249
Для предотвращения агрегации НЧМ в МК их поверхность [29] стабилизировали
олеатом натрия, C8H17CH = CH(CH2)7CO – O-Na+ (Ol. Na). Экспериментально показано
[33], что в воде – полярной дисперсионной среде – НЧМ окружены двойным слоем
молекул Ol. Na [30].
На рис. 2 приведены: а– ТЕМ изображение синтезированных НЧМ (ансамбль
М20, состоящий из n = 271 частицы); б – нормальные (М(lnd) = 2,34, σlnd = 0,28, где
М(lnd) и σlnd – математическое ожидание и стандартное отклонение lnd соответственно)
функции вероятности (кр. 4) и плотности вероятности (кр. 3), вычисленные по формулам
(1) и (2) соответственно [31], и эмпирические функции вероятности (кр. 2) и плотности
вероятности (кр. 1) lnd частиц ансамбля М20; в – полигоны частот эмпирического (кр. 2)
и соответствующих логнормального (кр. 1) и нормального (кр. 3) распределений частиц
ансамбля по диаметрам; на вставке – гистограмма распределения частиц по диаметрам.
Среднее арифметическое диаметра частиц Dm = (Σdi)/n ~ 10,88 нм, (Dm = DTEM),
стандартное отклонение σd = [Σ(di – Dm)2/n]0.5 = 2,93 нм. Нормальная функция
распределения (закон Гаусса – Лапласа)
2
2
1
( ) ,
2
x t
Ф x e dt
(1)
где t = (x – m)/σ, m и σ – cреднее значение и стандартное отклонение величины x,
связана с функцией ошибок (функцией Лапласа) как Ф(t) = Erf(t/20,5). Нормальная
плотность вероятности имеет вид
2
2
1
( ) ( ) .
2
t
Ф x f x e
(2)
Интервальные частоты нормального (mN
k) и логнормального (mL
k) распределений
n частиц, приходящиеся на середины k интервалов шириной h = 2 нм, рассчитывали
соответственно по формулам
2
( )1
2
2
k
d
d M d
N
k
d
nh
m e
и
2
ln
(ln ) (ln )1
2
ln 2
k
d
d M d
L
k
k d
nh
m e
d
. (3)
Анализ распределений по размерам НЧМ может служить средством для
проверки гипотез о характере их роста в процессе химической конденсации [20, 32].
Частицы ансамбля М20 распределены почти логнормально [33].
В [34] показано, что НЧМ при температуре 300 К с d < 50 нм являются
абсолютно однодоменными: намагниченность любой частицы при любых значениях и
направлениях магнитного поля (Н) остаётся однородной по всему её объёму.
Характерное время тепловых флуктуаций (τN) магнитного момента однодоменной
частицы с одноосной анизотропией при условии KV/kBT ≥ 1 определяли по формуле
Нееля [35]
0 exp( / ),N an BK V k T (4)
где τ0 = const = 10-9 … 10-13 с в первом приближении равно периоду прецессии
магнитного момента частицы в эффективном внешнем поле, Кan – константа
анизотропии, V– объём частицы, kB – постоянная Больцмана, Т – температура.
Значение τN быстро возрастает с увеличением объёма частицы. Например, при τ0=10-9 с,
Кan 1,4·105 эрг/см3 [33] и Т=300 К оно составляет 4,4·10-9; 2,0·10-3 и 10,0 с для
сферических частиц диаметрами 9,4, 20,0 и 23,4 нм, соответственно.
250
а
1,6 2,0 2,4 2,8 3,2
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
О
тн
ос
ит
ел
ьн
ая
ч
ас
то
та
lnd
(1)
(2)
(3)
(4)
б
4 8 12 16 20
0
20
40
60
80
6 12 18
0
30
60
C
ou
nt
s
d (nm)
M20
D
mean
= 10,88 nm
d
= 2,93 nm
Ч
ас
то
та
d, nm
(1)
(2)
(3)
в
Рис.2. а – ТЕМ изображение
синтезированных НЧМ, б –
эмпирические функции вероятности
(кр. 2) и плотности вероятности (кр. 1)
величины lnd и соответствующие
нормальные функции вероятности (кр.
4) и плотности вероятности (кр. 3), в –
полигоны частот плотностей
вероятности d эмпирического (кр. 2) и
соответствующих логнормального (кр.
1) и нормального (кр. 3)
распределений частиц ансамбля М20;
на вставке – гистограмма
распределения частиц по диаметрам.
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
ln
d (nm)
(1)
(2)
(4)
(5) ln
B
ln
N
d*
а
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
0
40
80
120
ln
Ч
ас
то
та
ln
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
ln
б
Рис. 3. Зависимости логарифма неелевского (при Кan = 1,4·105 эрг/см3 (2), Кan = Кan (d))
(1) и броуновского (при δ = 1 нм (5) и δ = 2 нм (4)) времён релаксации
магнитного момента от диаметра частицы (а) и полигоны частот lnτN при
значениях Кan , равных соответственно Кan = Кan (d) (6), 1,4·105 (2), 1,9·105
эрг/см3 (3) и lnτB при δ = 1 (5) и 2 нм (4) частиц ансамбля М20 в состоянии МК
при 300 К (б).
Коэффициенты анизотропии характеризуют энергию, необходимую для поворота
магнитного момента кристалла магнетита от «лёгкого» направления [111] к «трудному»
[100] [1]. Монокристалл Fe3O4 при 293 К имеет первую константу анизотропии K1 = –
1,07 105 эрг/см3 [36]. Эффективную энергию анизотропии не взаимодействующей
однодоменной частицы можно представить в виде Ean = KvV + KsS, где Kv и Ks –
соответственно одноосная объёмная и поверхностная анизотропия, V и S –
соответственно объём и площадь поверхности частицы. Тогда для сферической
частицы диаметра d константа анизотропии Кan = Kv + 6Ks/d. Согласно [37] для
251
объёмного магнетита Kan ~ 0,9 × 105 эрг/см3 при 300 K. Киршвинк [1] приводит
значение K1 = –1,35 105 эрг/см3 при 300 К, у С. Такетоми и С.Тикадзуми [33] для
частицы диаметра 8,4 нм при 300 К значение Кan = – K1 = 1,4·105 эрг/см3.
Авторы [38] исследовали ансамбли частиц магнетита средних размеров от 5,1 нм
(σd = 0,42 нм) до 10,5 нм (σd = 0,60 нм) в полимерных оболочках. В области размеров
частиц 5 – 13 нм экспериментально из значений температуры блокировки (Tb) была
определена Кan = Кan (d) = (0,02 + 6p/d) 105 эрг/см3, где p = 1,5 10-7 см. Tb отвечает
условию tизм = τN, где tизм – длительность процесса измерения намагниченности. Если
tизм = 100 с, τ0 = 10-9 с, то из формулы (4) получаем KатV/(kBTb) = ln1011 ≈ 25,3 и Tb ≈
KanV/(25,3kB). Например, Tb НЧМ c Dm = 10,5 нм (σd = 0,60 нм) в оболочке из Na-
карбоксиметилцеллюлозы с 13,4 % масс. в образце составляет ~ 154 K; выше этой
температуры характеристика перемагничивании образцов вырождается в плавную
кривую при полном отсутствии гистерезиса.
Коллоидная частица наряду с поступательным совершает хаотическое
вращательное движение. Характер вращения частицы в жидкости определяется
броуновским временем вращательной диффузии [39]:
13 / ( )B BV k T , (5)
где V1 = π/6(d+2δ)3, δ – толщина оболочки.
При τN << τВ магнитный момент частицы релаксирует по механизму Нееля
(внутренний суперпарамагнетизм), при τN >> τВ – по броуновскому (внешний
суперпарамагнетизм). Оба механизма допускают релаксацию к равновесному
состоянию и приводят к одинаковому наблюдаемому суперпарамагнитному поведению
по закону Ланжевена [41]. На рис. 3 представлены полигоны частот lnτN и lnτB частиц
ансамбля М20 в состоянии МК (η = 0,07 г·с-1·см-1) при различных значениях Кan и δ
НКЧМ.
Таблица 1. Магнитные и механические характеристики МК
№ Материал ρ,
г/см3
М∞, Гс σ∞,
Гс·см3/г
φМ φρ
1 НЧМ/ол.Na/18мг ПЭГ+ H2O 1,170 13,7 11,7 0,025 0,040
2 НЧМ/Ol. Na + H2O 1,090 6,3 5,8 0,013 0,021
3 НЧМ/ол. Na/ПЭГ/0,5мг ЦП + H2O 1,238 16,8 13,6 0,035 0,056
Равенство характерных времен τN = τВ определяет критический размер (d*)
суперпарамагнитного состояния частицы, взвешенной в жидкости с вязкостью η. Для
НКЧМ с Кan = 1,4·105 эрг/см3 и толщиной оболочки 1 – 2 нм в МК с η = 0,07 г·с-1·см-1 d*
~ 18 нм при температуре 300 К (рис. 3а). Для частиц железа (К1 ~ 4,8·105 эрг/см3) и
гексагонального кобальта (К1 ~ 4,5·106 эрг/см3) d* равен соответственно 8,5 и 4,0 нм
при Т ~ 300 К и η = 0,01 г·с-1·см-1 [41]. В МК, содержащих частицы c d > d*
(следовательно, τN > τВ), равновесная ориентация магнитных моментов устанавливается
в основном благодаря броуновскому вращению частиц, т. е. время релаксации ~ τВ
(исключая случай сильных полей). Следует отметить, что внутреннее состояние
твердой частицы можно считать равновесным при выполнении условий τN >> τВ >> τ0,
так как время τВ достаточно для затухания прецессии магнитного момента и не
достаточно для «размораживания» флуктуационного механизма Нееля.
Монокристалл магнетита при температуре 300 К имеет σs ~ 92 Гс · см3/г и
намагниченность насыщения Мs = ρ·σs ≈ 482,1 Гс, ρ ≈ 5,24 г/см3 – плотность магнетита
[36]. Коммерческий МК FW-40 характеризуется М∞ ≈ 32 Гс и ρ ≈ 1,45 г/см3 [33].
252
Объёмную концентрацию твёрдой фазы в МК определяли по намагниченности: φМ =
М∞/Мs, где М∞ – намагниченность насыщения МК, и по плотности: φρ = (ρМК –
ρH2O)/(ρFe3O4 – ρH2O) [8].
Для анализа кривых намагничивания приготовленных МК применяли известное
уравнение [8, 33, 40]
271
3 3
0 0
1
271
3
1
( 2 ) ( 2 )
6( )
,
s
i i i
i B
s
i i
i
M H
n d a L d a
k TM H
M
n d
(6)
где di – диаметр твёрдой частицы, а0 – толщина твёрдого немагнитного слоя, ni –
количество частиц i-го диаметра в ансамбле, kB = 1,38062 · 10-16 эрг/град, Т = 290 К, φρ =
0,04.
-4 -2 0 2 4
-15
-10
-5
0
5
10
15
M
, Г
с
Н, кЭ
2
3
1
1
а
0 1000 2000
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
M
/ M
s
H, Э
1
1
2
3
4
4
5
б
Рис. 4. Экспериментальные петли гистерезиса образцов МК, обозначенные
соответственно табл. 1., (1, 1´) – две последовательные петли образца № 1: а –
кривые намагничивания, расчитанные по формуле (6) ансамбля М20 с
параметрами материала частиц: Мs = 482,1 Гс, а0 = 0 (2), а0 = 1 (3) и а0 = 2 нм
(4); б – кривая намагничивания ансамбля (n = 271) частиц (10,88 нм, 2,93 нм) с
логнормальным распределением и характеристиками материала: Мs = 482,1
Гс, а0 = 0 нм (5).
В процессе приготовления МЖ отбирали часть магнетита не
стабилизированного олеатом натрия. Материал исследовали после просушивания в
условиях, близких к стандартным. НЧМ для предотвращения взаимодействия
распределяли в матрице из SiO2 (φ ~ 0,03) (образец №1, табл. 2). Средний размер НЧМ
в образце №1 DXRD ~ 11,0 нм, значение коэрцитивной силы (Hc) – (43,0±0,5) Э,
относительной остаточной намагниченности (Mr/Ms) – 0,19 (в области приложенных
полей от 3,4 кЭ до 3.4 кЭ), удельной намагниченности в поле 3,4 кЭ σ(Н=3,4 кЭ) =
54,2±1,5, σ(Н=10 кЭ) = 56,7, σ(Н=30 кЭ) = 57,6 Гс·см3/г. Некоторые МК подвергали диализу
(Д) – очистке или освобождению коллоидных растворов от низкомолекулярных
соединений при помощи полупроницаемой мембраны.
Для исследования дисперсного наполнителя из МК отбирали пробы (~ 50 мл) и
их содержимое просушивали при комнатной температуре. Массовая доля магнетита в
сухих остатках w = m1/m, где m1 – масса магнетита в сухом остатке, m – общая масса
сухого остатка, равна отношению удельных намагниченностей измеряемого образца и
монокристалла магнетита.
253
По значению w можно рассчитать толщину твёрдого немагнитного слоя НЧМ, а
также геометрические параметры стабилизирующего и буферного слоёв. Увеличение
концентрации ПЭГ в композитах ведёт к уменьшению их удельной намагниченности
насыщения и, следовательно, к уменьшению концентрации магнетита в композите.
Массовая доля магнетита в сухих остатках МК после диализа уменьшена.
Максимальное значение w наблюдается в сухом остатке №12 полученном из МК №3.
Согласно полученным экспериментальным данным наблюдается увеличение
намагниченности насыщения МК (табл. 1) и удельной намагниченности насыщения
сухих остатков МК при адсорбции малых количеств (0,5 мг) ЦП. Этот эффект
проявляется в обеих системах – НЧМ/ол.Na (образцы № 2, № 9, табл. 2) и
НЧМ/ол.Na/ПЕГ (образцы № 4, № 12) и уменьшается при увеличении (1,5 мг)
концентрации ЦП в магнитном коллоиде.
Таблица. 2. Магнитные характеристики сухих остатков МК
№ п/п
Материал σs, Гс·см
3/г w Mr/Ms
1 НЧМ 64,9 0,71 0,19
2 НЧМ/Ol. Na 27,3 0,30 0,16
3 НЧМ/Ol. Na + Д 18,8 0,20 0,17
4 НЧМ/Ol. Na +18мг ПЭГ 31,8 0,35 0,08
5 НЧМ/Ol. Na +18мг ПЭГ + (Д) 27,4 0,30 0,09
6 НЧМ/Ol. Na +36мг ПЭГ 31,2 0,34 0.11
7 НЧМ/Ol. Na +180мг ПЭГ 22,1 0,24 0.11
8 НЧМ/Ol. Na +360мг ПЭГ 14,9 0,16 0.11
9 НЧМ/Ol. Na/ЦП(0,5мг) 29,9 0,32 0,11
10 НЧМ/Ol. Na/ЦП(0,5мг) + (Д) 26,3 0,29 0,13
11 НЧМ/Ol. Na/ЦП(1,5мг) 28,6 0,31 0,13
12 НЧМ/Ol. Na/ПЭГ/ЦП(0,5мг) 32,3 0,36 0.09
13 НЧМ/Ol. Na /ПЭГ/ЦП(0,5мг) + (Д) 30,1 0,33 0,11
Можно предположить, что малые ферримагнитные частицы имеют, по крайней
мере, две спиновые подсистемы, образованные атомами, находящимися на поверхности
и в объёме частиц. Не исключена возможность влияния атомов Pt на спиновую
подсистему частицы, связанную с поверхностными атомами магнетита таким образом,
что намагниченность частиц возрастает.
Согласно экспериментальным кривым (рис. 4а, рис. 5) коэрцитивные силы (Нс)
концентрированных водных коллоидов модифицированных наночастиц магнетита
составов НЧМ/Ol. Na, НЧМ/Ol. Na/ЦП и НЧМ/Ol. Na/ПЭГ/ЦП составляют 15 – 20 Э,
НЧМ, распределённые в твёрдой немагнитной матрице, и сухие остатки МЖ
характеризуются Нс = 35…40 Э. С другой стороны, рассчитанные усреднённые времена
релаксаций для частиц диаметров 2 – 22 нм составляют τN ~ 10-8 с и τВ ~ 10-5 с (рис. 3).
Это означает, что вышеупомянутые системы не должны были бы проявлять гистерезис,
так как tизм = 10 … 60 с.
Остаточная намагниченность, вероятно, обусловлена или небольшим
количеством достаточно крупных частиц диаметром 25 – 40 нм или/и агрегатами
частиц, объединённых диполь-дипольным взаимодействием.
254
-2 0 2
-60
-30
0
30
60
, Г
с
см
3 /г
H, кЭ
1
1
2
2
4
4
12
12
Рис. 5. Петли гистерезиса образцов:
НЧМ – (1), НЧМ/Ol. Na – (2),
НЧМ/Ol. Na +18мг ПЭГ – (4),
НЧМ/Ol. Na/ПЭГ +0,5мг ЦП –
(12).
Выводы
Получены частицы магнетита с оптимальными для применения в медицинских
целях параметрами. Характеристики частиц – размеры (в первом приближении –
диаметры) частиц ансамбля составляют 2 – 22 нм, средняя удельная намагниченность
насыщения ~ 65 Гс см3/г. Частицы состоят из ядра, намагниченного до насыщения, и
твёрдого немагнитного слоя, толщина которого при отсутствии внешних магнитных
полей составляет ~ 2 нм. Толщина слоя уменьшается при увеличении напряжённости
намагничивающего поля. Кривая намагничивания магнитной жидкости состава
НЧМ/ол.Na/18мг ПЭГ+ H2O (№1, табл. 1) удовлетворительно описывается
теоретической кривой, рассчитанной по формуле (6) при условии, что толщина
твёрдого немагнитного слоя НЧМ уменьшается от 2 нм до нуля с увеличением
приложенного поля.
Синтезированы новые композиты, представляющие собой наночастицы
магнетита инкапсулированные в оболочки Ol. Na/ПЭГ, Ol. Na/ПЭГ/ЦП.
Приготовлены новые магнитные коллоиды составов НЧМ/Ol. Na/ЦП + H2O и
НЧМ/Ol. Na/ПЭГ/ЦП + H2O.
Кривая намагничивания МК состава НЧМ/ол.Na + H2O (№2, табл. 1) при H ~ 1, 5
кЭ имеет особенность, которая не наблюдается для других составов МК. Она, вероятно,
вызвана необратимой агрегацией частиц. Отсутствие подобных особенностей у других
составов МК, вероятно, связано с различными характеристиками стабилизационных
слоёв частиц.
Полученные результаты могут быть полезны для разработки новых типов и
форм магниточувствительных носителей онкологических лекарственных препаратов.
Автор выражает благодарность коллегам за плодотворное сотрудничество.
Литература
1. Биогенный магнетит и магниторецепция / Под ред. Киршвика Дж.. – Москва.:
Мир, 1990. – Т. 1. – 590 с.
2. Bitter F. On inhomogeneities in the magnetization of ferromagnetic materials // Phys.
Rev. – 1931. – V. 38. – P. 1903 – 1905.
3. Hamos L.V., Thiessen P.A. Uber die sichtbarmachung von bezirken verchiedenen
ferromagnetischen zustands fester korpen // Z. Phys. – 1932. –V. 71.–P. 442–444.
4. Elmor W.C. Properties of the surface magnetization in ferromagnetic crystals // Phys.
Rev. – 1937. – V. 51. – P. 982–988.
5. Elmore W.C. The magnetization of Ferromagnetic Colloids // Phys. Rev. – 1938.– V.
54.– P. 1092–1095.
255
6. Williams H.J., Bozorth R.M., Shockley W. Magnetic domain patterns on single crystals
of silicon iron // Phys. Rev. – 1949. – V. 75. – P. 155–178.
7. Розенцвейг Р. Феррогидродинамика. – Москва.: Мир, 1989. – 357 с.
8. Фертман В.Е. Магнитные жидкости. – Минск: Высш. шк., 1988. – 184 с.
9. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. – Москва.:
Химия, 1989. –239 с.
10. Hergt R., Hiergeist R., Hilger I., Kaiser W.A., Lapatnikov Y., Margel S., Richter U.,
Maghemite nanoparticles with very high AC–losses for application in Rf–magnetic
hyperthermia // J. Magn. Magn. Mater. – 2004. – V. 270. – P. 345–357.
11. Fortin J.P., Wilhelm C., Servais J., Menager C., Bacri J.C., Gazeau F. Size–sorted
anionic iron oxide nanomagnets as colloidal mediators formagnetic hyperthermia // J.
Am. Chem. Soc. – 2007. – V. 129. – P. 2628–2635.
12. Bautista M.C., Bomati–Miguel O., Zhao X., Morales M.P., Gonzalez–Carreno T., Alejo
R.P., Ruiz–Cabello J., Veintemillas–Verdaguer S. Comparative study of ferrofluids
based on dextran–coated iron oxide and metal nanoparticles for contrast agents in
magnetic resonance imaging // Nanotechnology – 2004. – V. 15. – P. S154–S159.
13. Carpenter E.E. Iron nanoparticles as potential magnetic carriers // J. Magn. Magn.
Mater. – 2001. – V. 225. – P. 17–20.
14. Антипов С.А., Федущак Т.А., Кокорев О.В., Геренг Е.А., Дамбаев Г.Ц., Ермаков
А.Е., Уймин М.А., Хлусов И.А. Противоопухолевые эффекты in vitro и in vivo
липидных композитов цисплатина и наночастиц ферромагнетика в углеродной
оболочке // Бюллетень сибирской медицины – 2010. - № 1. - С. 9-16.
15. Tang Qiu-Sha, Chen Dao-Zhen, Xue Wen-Qun, Xiang Jing-Ying, Gong Yong-Chi,
Zhang Li, Guo Cai-Qin Preparation and biodistribution of 188Re-labeled folate
conjugated human serum albumin magnetic cisplatin nanoparticles (188Re-folate-
CDDP/HSA MNPs) in vivo // International Journal of Nanomedicine - 2011. – V. 6. –P.
3077–3085.
16. Yan X., Gemeinhart R.A. Cisplatin delivery from poly (acrylic acid- co-
methylmethacrylate) microparticles // Journal of controlled released – 2005. - V 106. P.
198-208.
17. McGuire W.P., Hoskins W.J., Brady M.F., et al. Cyclophosphamide and cisplatin
compared with paclitaxel and cisplatin in patients with stage III and stage IV ovarian
cancer // N Engl J Med. – 1996. – V. 334. – No 1. – P. 1–6.
18. Tomuleasa C., Soritau O., Orza A., Dudea M., Petrushev B., et al. Gold Nanoparticles
Conjugated with Cisplatin/Doxorubicin/ Capecitabine Lower the Chemoresistance of
Hepatocellular Carcinoma-Derived Cancer Cells // J. Gastrointestin Liver Dis. – 2012. -
V. 21. - No 2. – P. 187-196.
19. Wagstaff A.J., Brown S.D., Holden M.R., Craig G.E., Plumb J.A., Brown R.E.,
Schreiter N., Chrzanowski W., Wheate N.J. Cisplatin drug delivery using gold-coated
iron oxide nanoparticles for enhanced tumour targeting with external magnetic fields //
J. Inorganica Chimica Acta. – 2012. http://dx.doi.org/10.1016/j.ica.2012.05.012.
20. Оленин А.Ю. Механизмы формирования металлических наночастиц // Российские
нанотехнологии – 2012. - Т. 7, №5 – 6. С. 53-55.
21. Наноматериалы и нанокомпозиты в медицине, биологии, экологии. Под ред. А.П.
Шпака, В.Ф. Чехуна. – Киев: Наукова думка. - 2011. – 443 с., С. 187–307.
22. Патент № 86322 Нанокапсула з функціями наноробота / Горбик П.П.,
Петрановська А.Л., Усов Д.Г., Сторожук Л.П.
23. Алексашкин И.В., Першина Е.Д., Каздобин К.А. Оптимизация условий синтеза
магнитной жидкости // Учёные записки Таврического национального
256
университета им. В. И. Вернадского. - Серия «Биология, химия». – 2010. - Т.
23(62). - № 3. - С. 227-235.
24. Горбик П.П., Мищенко В.Н., Абрамов Н.В., Трощенков Ю.Н., Усов Д.Г.
Магнитные свойства наночастиц Fe3O4 полученных методом химической
конденсации и твердофазным синтезом // Химия, физика и технология
поверхности. – 2010. – Вып. 16. – С. 165–176.
25. Горбик П.П., Абрамов Н.В., Петрановская А.Л., Турелик М.П., Пилипчук Е.В.,
Оранская Е.И., Кончиц А.А., Шевченко Ю.Б. Cинтез и свойства магнитных
жидкостей на основе наноразмерного Fе3O4 // Сб. научн. тр. «Поверхность». –
2011. – Вып. (3)18. – С. 287 – 297.
26. Оранская Е.И., Горников Ю.И., Фесенко Т.В. Автоматизированная методика
определения средних размеров кристаллитов поликристаллических твердых тел //
Заводск. лаборатория. – 1994. – Т. 60. – №1. – C. 28 –30.
27. Scherrer P. Bestimmung der Grosse und der inneren Struktur von Kolloidteilchen
mittels Rontgenstrahlen // Nachr. Ges. Wiss. Gottingen, Math.–Phys. Kl. – 1918. –Bd.
2.– S. 98–100.
28. Борисенко Н.В., Богатырев В.М., Дубровин И.В., Абрамов Н.В., Гаевая М.В.,
Горбик П.П. Синтез и свойства магниточуствительных нанокомпозитов на основе
оксидов железа и кремния // Сборник трудов под ред. академика НАН Украины
А.П. Шпака и профессора П.П. Горбика “Физико–химия наноматериалов и
супрамолекулярных структур”. – 2007. – К.: Наукова думка. – Т. 1. - С. 394–406.
29. Santos B., Loginova E., Mascaraque A., Schmid A.K., McCarty K.F. and de la Figuera
J. Structure and magnetism in ultrathin iron oxides characterized by low energy electron
microscopy // J. Phys.: Condens. Matter. – 2009. – V. 21. P. 314011 -314021.
30. Физическая энциклопедия. Гл. ред. Прохоров А.М.. – Москва: Сов. энциклопедия,
1990. – Т. – 2. – С. 673 – 675.
31. Крамер Г. Математические метододы статистики. – Москва: Мир, 1975. - 719 с.
32. Лабушев М.М. Конспект лекций «Математические методы и модели при решении
геологических задач на ЭВМ». – Красноярск, 2007. - 149 с.
33. Такетоми С., Тикадзуми С. Магнитные жидкости. – Москва: Мир, 1993. - 272 с.
34. Н.В. Абрамов, П.П. Горбик Свойства ансамблей наночастиц магнетита и
магнитных жидкостей для применений в онкотерапии // Сб. научн. тр.
«Поверхность». - 2012. - Вып. 4(19). - С. 246–265.
35. Néel L. Influence of thermal fluctuations on the magnetization of ferromagnetic small
particles // C. R. Acad. Science – 1949. — V. 228. — № 6. — P. 664–668.
36. Таблицы физических величин. Справочник под ред. И.К. Кикоина. Mосква:
Атомиздат, 1976. – 1006 с.
37. O’Handley R. C. Modern Magnetic Materials. - New York: A Wiley-Interscience
Publication, 2000. – p. 307.
38. M. Thakur, K. De, S. Giri, S. Si, A. Kotal, T. K. Mandal Interparticle interaction and
size effect in polymer coated magnetite nanoparticles // Journal of Physics: Condensed
Matter – 2006. – V. 18 (39). - P. 9093.
39. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. – Ленинград: Наука, 1975. – 592
c.
40. Бибик Ε.Ε., Μатыгуллин Б.Я., Ρайхер Ю.Л., Шлиомис Μ.И. Статические
магнитные свойства коллоидов магнетита // Магнит. гидродин. – 1973. - № 1. – С.
68-72.
41. Шлиомис М.И. Магнитные жидкости // УФН – 1974. – Т. 112. – Вып. 3. – С. 427 –
458.
257
МАГНІТНІ РІДИНИ НА ОСНОВІ ЦИСПЛАТИНУ
ДЛЯ ЗАСТОСУВАНЬ В ОНКОТЕРАПІЇ
М.В. Абрамов
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України,
вул. Генерала Наумова, 17, Київ, 03164, Україна, abramovnv@rambler.ru
Виготовлені магнітні рідини на основі нанокомпозитів і води. Нанокомпозити
представляли собою структуру типу ядро - оболонка і містили стабілізатор на
поверхні Fe3O4, буферний шар і лікарський препарат – цитостатик цисплатин .
Показано , що криві намагнічування магнітноі рідини мають форму, характерну для
суперпарамагнетиків, і її розрахунки в рамках теорії парамагнетизму Ланжевена
задовільно узгоджуються з експериментальними даними. На основі магнітних
характеристик визначені з високою достовірністю розмірні параметри синтезованих
ансамблів частинок, які корелюють з експериментальними результатами незалежних
дослідів. Отриманий фактичний матеріал буде корисний при практичному
використанні нанокомпозитів і магнітних рідин у онкотерапіі .
FERROFLUIDS BASED CISPLATIN FOR APPLICATION IN CANCER THERAPY
N.V. Abramov
Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine,
17 General Naumov Str. Kyiv, 03164, Ukraine, abramovnv@rambler.ru
Magnetic fluid based nanocomposites and water were prepared. The nanocomposites
were the structure of the core- shell and contain a stabilizer on the surface of Fe3O4, the
buffer layer and the drug - a cytostatic agent cisplatin . It is shown that the magnetization
curves are in the form of breast characteristic superparamagnets and its calculation in the
framework of the theory of paramagnetism Langevin in good agreement with the experimental
data. According to the magnetic measurements determined with high confidence dimensions
of the synthesized particle ensembles that are consistent with the experimental results of
independent researchers. The resulting actual material will be useful in the practical use of
magnetic nanocomposites and fluids in cancer therapy.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-523 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Russian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:13:59Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/2f/90553b9ec3dd24f0e86289ae5a4e7c2f.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5232018-11-27T09:37:33Z Ferrofluids based cisplatin for application in cancer therapy Магнитные жидкости на основе цисплатина для применений в онкотерапии Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії Abramov, N. V. Magnetic fluid based nanocomposites and water were prepared. The nanocomposites were the structure of the core- shell and contain a stabilizer on the surface of Fe3O4, the buffer layer and the drug - a cytostatic agent cisplatin . It is shown that the magnetization curves are in the form of breast characteristic superparamagnets and its calculation in the framework of the theory of paramagnetism Langevin in good agreement with the experimental data. According to the magnetic measurements determined with high confidence dimensions of the synthesized particle ensembles that are consistent with the experimental results of independent researchers. The resulting actual material will be useful in the practical use of magnetic nanocomposites and fluids in cancer therapy. Изготовлены магнитные жидкости на основе нанокомпозитов и воды. Нанокомпозиты представляли собой структуру типа ядро-оболочка и содержали стабилизатор на поверхности наночастиц магнетита, буферный слой и лекарственный препарат - цитостатик цисплатин. Показано, что кривые намагничивания магнитных жидкостей имеют форму характерную для суперпарамагнетиков и их расчеты в рамках теории парамагнетизма Ланжевена удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. По магнитным измерениям определены с высокой достоверностью размерные параметры синтезированных ансамблей частиц, согласующиеся с экспериментальными результатами независимых исследований. Полученный фактический материал будет полезен при практическом использовании нанокомпозитов и магнитных жидкостей в онкотерапии. Виготовлені магнітні рідини на основі нанокомпозитів і води. Нанокомпозити представляли собою структуру типу ядро - оболонка і містили стабілізатор на поверхні Fe3O4, буферний шар і лікарський препарат – цитостатик цисплатин . Показано , що криві намагнічування магнітноі рідини мають форму, характерну для суперпарамагнетиків, і її розрахунки в рамках теорії парамагнетизму Ланжевена задовільно узгоджуються з експериментальними даними. На основі магнітних характеристик визначені з високою достовірністю розмірні параметри синтезованих ансамблів частинок, які корелюють з експериментальними результатами незалежних дослідів. Отриманий фактичний матеріал буде корисний при практичному використанні нанокомпозитів і магнітних рідин у онкотерапіі . Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2013-09-06 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/523 Surface; No. 5(20) (2013): Surface; 247-256 Поверхность; № 5(20) (2013): Поверхность; 247-256 Поверхня; № 5(20) (2013): Поверхня; 247-256 3154-8091 3154-8083 ru https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/523/522 Авторське право (c) 2013 N.V. Abramov |
| spellingShingle | Abramov, N. V. Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії |
| title | Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії |
| title_alt | Ferrofluids based cisplatin for application in cancer therapy Магнитные жидкости на основе цисплатина для применений в онкотерапии |
| title_full | Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії |
| title_fullStr | Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії |
| title_full_unstemmed | Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії |
| title_short | Магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії |
| title_sort | магнітні рідини на основі цисплатину для застосувань в онкотерапії |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/523 |
| work_keys_str_mv | AT abramovnv ferrofluidsbasedcisplatinforapplicationincancertherapy AT abramovnv magnitnyežidkostinaosnovecisplatinadlâprimenenijvonkoterapii AT abramovnv magnítnírídininaosnovícisplatinudlâzastosuvanʹvonkoterapíí |