Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Изготовлены частицы феррита никеля NiFe2O4 и частицы феррита кобальта CoFe2O4. Измерены ферромагнитный резонанс и зависимости температуры частиц от времени поглощения энергии СВЧ-поля при частоте 8.9 ГГц в приложенном перпендикулярно ему постоянном магнитном поле H. Обнаружено, что наибольший нагрев ΔTmax = 8.2 К частиц феррита никеля наблюдается при напряженности постоянного магнитного поля, равной резонансной H = 2.29 кЭ. Наибольший нагрев ΔTmax = 10 К частиц феррита кобальта наблюдался в отсутствие приложенного постоянного магнитного поля и обусловлен естественным ферромагнитным резонансом во внутреннем поле частиц. С помощью простого и экономичного метода соосаждения, где в качестве стабилизатора использовали кукурузный крахмал, были синтезированы крахмал-активированные магнитные наночастицы оксида железа, представляющих собой кубические нанокристаллы со средним размером ~11,5 нм. Показано, что намагниченность насыщения составляет 29,8 эме/г (при комнатной температуре), а температура блокировки близка к комнатной температуре, поэтому такие наночастицы хорошо подходят для использования в магнитной сепарации. Данные FTIR-спектроскопии выявили образование связи между наночастицей и крахмалом. Показано, что полученные МНЧ представляют собой аффинный материал, который может обеспечить специфичную высокоэффективную очистку рекомбинантных белков, несущих мальтоза-связывающий белок в качестве вспомогательного фрагмента. Полученный сорбент обладает высокой сорбционной емкостью (100-590 мг рекомбинантных МВР-содержащих гибридных белков на один грамм наночастиц) и стабильностью, позволяет получать белковые препараты высокой степени очистки (80-94%) за одну стадию хроматографической очистки, а также может быть троекратно использован без потери сорбционной ёмкости. Использование магнитной сепарации в процессе очистки позволяет исключить стадии центрифугирования и фильтрации, а также необходимость в дорогостоящих хроматографических системах и колонках. Разработаны магнитные частицы, покрытые оксидом кремния со поверхностью, функционализированной свободными аминогруппами. Посредством иммобилизации на них антител к поверхностному антигену CD326 (EpCam) на их основе получены инструменты для захвата и сепарации из суспензионной смеси эпителиоподобных клеток. Проведена успешная апробация наночастиц для сепарации клеток рака мочевого пузыря из проб мочи пациентов с данным типом патологии. Это позволяет утверждать потенциальную применимость таких частиц для сепарации клеток рака мочевого пузыря из мочи пациентов.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В рамках проекта выполнены работы по трем основным направлениям, объединенным общей идеей применения магнитных наночастиц в биомедицине. Работа в направлении 1 была направлена на возможности изменения структуры магнитного ядра для получения частиц с измененными физико-химическими свойствами. В отчетном году была исследована цитотоксичность разработанных магнитных наночастиц, легированных никелем (NiFe2O3) и кобальтом (CoFe2O3). На примере клеточных культур лейкоцитов (линия RPMI 1788) и фибробластов кожи (FRSN-1) показано, что частицы обладают различным действием на клетки разных типов. При этом, частицы, легированные никелем или кобальтом, способны оказывать влияние на метаболизм клеток, не приводящее к гибели клеток. Еще одним направлением исследований было изучение возможности применения магнитных частиц оксида железа в качестве носителя для магнитной сепарации (Направление 2 и 3). Были получены наночастицы, содержащие функциональные амино-группы (γ-Fe2O3@SiO2-NH2). Частицы представляют собой композиты со структурой «ядро@оболочка» и обладают выраженными магнитными свойствами. Концентрация NH2-групп на частицах составляет 0.8-1.2 мкмоль NH2-групп на 1 г частиц. На примере модельного белка стрептавидина разработан метод химической иммобилизации белков на поверхность γ-Fe2O3@SiO2-NH2 позволяющий иммобилизировать 18,5 мкг стрептавидина на один миллиграмм наночастиц. За отчетный период был получен магнитный аффинный сорбент на основе конканавалина А химически иммобилизованного на поверхность наночастиц γ-Fe2O3@SiO2-NH2 и показана возможность его использования для аффинного выделения высокоочищенной фракции экзосом из образцов мочи человека. При помощи полученного сорбента были выделены везикулы размером в диапазоне 90-200 нм. Методом биолюминесцентного твердофазного микроанализа с применением антител к маркерным молекулам была подтверждена их экзосомальная природа. При помощи ПЦР в реальном времени показана возможность исследования микроРНК (на примере miR-21) в выделенных образцах экзосом. Третья часть работы была направлена на изучение влияния полученных магнитных частиц (γ-Fe2O3@SiO2-NH2) на метаболизм и функциональную активность эпителиальных клеток при их магнитной сепарации из образцов мочи человека. Посредством МТТ-теста на модели in vitro показано, что даже длительная (до 72 часов) инкубация клеток линий HEK293 и T24 с частицами оксида железа, покрытыми оксидом кремния изменяет общую интенсивность метаболизма культур не более, чем на 30% (через 48 часов при концентрации частиц - 800 мкг/мл) с возможностью ее восстановления (вероятно, за счет адаптации). Инкубация клеточных суспензий с частицами в течение 1 часа в процессе сепарации не оказывает значимого воздействия на уровень экспрессии генов антиоксидантной защиты CAT, SOD1 и GPX1, но приводит к снижению уровней мРНК генов PTEN, BCL2 и HIF1a. Полученные данные позволяют заключить, что частицы для сепарации клеток из биологических образцов позволяют выделить жизнеспособные клетки, сохраняющие способность к реализации генетической информации. Тем не менее, полученные в результате сепарации клетки имеют ряд изменений в уровнях мРНК и могут лишь с большой осторожностью быть использованы для молекулярных исследований после предварительного тщательного изучения влияния частиц на конкретную молекулярную мишень.