Синтез и модификация поверхности наночастиц оксида железа для биомедицинских применений

Суперпарамагнитные наночастицы оксида железа (SPION) с подходящими поверхностными свойствами широко применяются в экспериментальных исследованиях для многочисленных задач in vivo, включая усиление контрастности при магнитно-резонансной томографии, восстановление тканей, иммуноанализ, очищение биологических жидкостей, гипертермию, доставку лекарственных препаратов и разделение клеток. Для всех этих биомедицинских и биоинженерных применений наночастицы должны обладать высокой намагниченностью, иметь размер менее 100 нм и узкое распределение частиц по размеру, обеспечивающее однородность их физических и химических свойств. Кроме того, магнитные частицы нуждаются в специальном поверхностном покрытии, которое должно быть не только нетоксичным и биосовместимым, но и обеспечивать адресную доставку с локализацией частиц в определённой области. Поэтому большинство исследований в этой области посвящено повышению биосовместимости материалов, тогда как лишь небольшое число научных работ направлено на улучшение качества магнитных частиц, распределения их по размеру, формы и состояния поверхности, а также на их характеристику с целью разработки протокола контроля качества. Характер поверхностных покрытий и их последующая геометрическая организация на поверхности наночастиц определяют не только общий размер коллоида, но и в значительной степени влияют на биокинетику и распределение наночастиц в организме. Тип конкретного покрытия или способа дериватизации этих наночастиц зависит от конечной области применения; его следует выбирать с учётом конкретной задачи — например, модуляции воспалительного ответа или доставки противоопухолевых препаратов. Магнитные наночастицы могут связываться с лекарственными препаратами, белками, ферментами, антителами или нуклеотидами и направляться к органу, ткани или опухоли с помощью внешнего магнитного поля либо нагреваться в переменном магнитном поле для гипертермии. В этом обзоре рассматриваются синтетическая химия, стабилизация в жидкой среде и модификация поверхности суперпарамагнитных наночастиц оксида железа, а также их применение в перечисленных биомедицинских областях.