Неинвазивная регистрация магнитных наночастиц в биологических объектах
Введение
В последнее время наблюдается рост использования нанотехнологий в медицине и биологии. Наночастицы представляют большой интерес для медицины благодаря принципиально новым возможностям по сравнению с существующими лекарствами в молекулярной форме. Особый интерес вызывает применение различных магнитных наночастиц (МНЧ) для терапии и диагностики (тераностики) таких заболеваний, как рак, атеросклероз, инсульт.
В настоящее время разрабатываются новые магнитные наночастицы и связки наночастиц с различными веществами: проектируются новые подходы синтеза, и новые применения in vivo (визуализация опухолей, направленная доставка лекарств и т.п.). Применения in vivo требуют увеличение функций частиц, например одновременная способность магнитных наночастиц к диагностике и терапии заболевания. Не менее важной является задача изучения свойств магнитных наночастиц в организме, таких как распределение по органам, время циркуляции в кровотоке. Также не стоит забывать о безопасности орган
Оглавление
Введение 4
Глава 1. Магнитные частицы/наночастицы в биологических объектах 5
1.1. Магнитные частицы/наночастицы, как контейнеры векторной доставки лекарственных препаратов 5
1.2. Магнитные частицы/наночастицы, как магнитные наномаркеры (примеры) 8
1.3. Магнитные наночастицы используемых в тераностике различных заболеваний 12
Выводы 18
Глава 2. Инструментарии для регистрации слабых магнитных полей 20
2.1. Диапазон измерения высокочувствительных датчиков магнитного поля (магнитометров) 20
2.2. Датчики магнитного поля (магнитометры) работающих при комнатном температуре 22
2.3. Датчики магнитного поля (магнитометры) требующих охлаждения 39
Выводы 45
Глава 3. Применение датчиков магнитного поля в медицине 47
3.1. Магнитокардиография 47
3.2. Магнитоэнцефалография 54
3.3. Другие направления 60
Выводы 62
Глава 4. Неинвазивная регистрация магнитных частиц/наночастиц в биологических объектах 63
4.1. Возможности контроля магнитных частиц/наночастиц при контейнерной векторной доставки лекарственных препаратов 63
4.2. Возможности контроля магнитных частиц/наночастиц при их использования в качестве наномаркеров 67
4.3. Возможности контроля магнитных частиц/наночастиц в тераностике различных заболеваний 72
Выводы 77
Заключение 79
Список использованных сокращений 80
Список использованных источников 81
Список использованных источников
1. Xiuyan Wei, Haitao Zhao, Gang Huang, Jianhua Liu, Weina He, Qingqing Huang. ES-MION-Based Dual-Modality PET/MRI Probes for Acidic Tumor Microenvironment Imaging // ACS Omega. - 2022. - Vol. 7. - N. 4. - P. 3442-3451.
2. Jen-Shyang Ni, Yaxi Li, Wentong Yue, Bin Liu, Kai Li. Nanoparticle-based Cell Trackers for Biomedical Applications // Theranostics. - 2020. - Vol. 10. - N. 4. - P. 1923–1947.
3. Chanh Trung Nguyen, Chung Reen Kim, Thi Huong Le, Kyo-In Koo, Chang Ho Hwang. Magnetically guided targeted delivery of erythropoietin using magnetic nanoparticles // Medicine. - 2020. - Vol. 99. - N. 19 - P. e19972.
4. Lénaïc Lartigue, Marina Coupeau, Mélanie Lesault. Luminophore and Magnetic Multicore Nanoassemblies for Dual-Mode MRI and Fluorescence Imaging // Nanomaterials (Basel). - 2019. - Vol.10. - N. 1. - P. 28.
5. Min Wu, Shaozhi Fu, Jian Shu, Kequan Yu. Amphiphilic Polymer-Modified Uniform CuFeSe2 Nanoparticles for CT/MR Dual-Modal Imaging // Contrast Media Mol Imaging. - 2020. - Vol. 2020. - P. 4891325.
6. I V Zelepukin, A V Yaremenko, E V Petersen, S M Deyev, V R Cherkasov, P I Nikitin, M P Nikitin. Magnetometry based method for investigation of nanoparticle clearance from circulation in a liver perfusion model // Nanotechnology. - 2019. - Vol. 30. - N. 10. - P. 105101.
7. Xiangjun Han, Ke Xu, Olena Taratula, Khashayar Farsad. Applications of nanoparticles in biomedical imaging // Nanoscale. - 2019. - Vol.11. - N 3. - P. 799-819.
8. Brian F Hutton. The origins of SPECT and SPECT/CT // Eur J Nucl Med Mol Imaging. - 2014. - Vol. 41. - Suppl. 1. - P. S3-16.
9. Введенский В.Л., Ожогин В.И. Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм. – М.: Наука, 1986. – 200 с.
10. Pannetier-Lecoeur M. Superconducting-magnetoresistive sensor: Reaching the femtotesla at 77 K // Disser. – Université Pierre et Marie Curie-Paris VI. – 2010. – P. 32-34.
11. Шестакова А.Н., Буторина А.В., Осадчий А.Е., Штыров Ю.Ю. Магнитоэнцефалография – новейший метод функционального картирования мозга человека // Экспериментальная психология. – 2012. – Том 5. – № 2. – С. 119-134.
12. Полякова И.П. Магнитокардиография: историческая справка, современное состояние и перспективы клинического применения // Креативная кардиология. – 2011. – № 2. – С. 103-133.
13. Aarnink R., Overweg J. Magnetic resonance imaging, a success story for superconductivity // Europhisics News. – 2012. – Vol. 43. – N 4. – P. 26-29.
14. Lu Сh., Huang J. A 3-axis miniature magnetic sensor based on a planar fluxgate magnetometer with orthogonal fluxgate // Sensors. – 2015. – Vol. 15. – P. 14727-14774.
15. Huang J., Chiu P.-K., Jeng J.-T., Lu Ch., Chiu Sh.-L. High-sensitivity low-noise miniature fluxgate magnetometers using a flip chip conceptual design // Sensors. – 2014. – Vol. 14. – P. 13815-13829.
16. Haji-Sheikh M.J. Commercial magnetic sensors (Hall and anisotropic magnetoresistors) // Springer: Sensors. – 2008. – P. 23-43.
17. Борисов А. Современные АМР-датчики для детектирования скорости, положения и слабых магнитных полей // Компоненты и технологии. – 2006. – № 7.
18. Садовсков И.Д., Захаров А.А. Преобразователи
Магнитные наночастицы, объекты с характерными линейными размерами 1–100 нм, обладающие ярко выраженными магнитными свойствами, которыми можно управлять с помощью внешнего магнитного поля. Наряду с собственно магнитными материалами (Fe, Co, Ni, а также другие переходные или редкоземельные металлы, их соединения и сплавы) магнитные наночастицы могут содержать диамагнитные компоненты, придающие им дополнительные функциональные возможности (например, органические соединения для биологических применений). Структуры на основе магнитных наночастиц (агрегаты, капсулы и т. п.) достигают размеров в несколько микрометров. Магнитные наночастицы могут являться основным компонентом объёмных материалов (магнитных жидкостей, гелей, пен и т. п.).
Несмотря на относительную молодость терминов «наночастицы», «наноструктуры», «нанотехнологии» и т.п., наноматериалы в форме нанодисперсных коллоидных систем известны человечеству на протяжении нескольких тысячелетий (например, коллоидное золото стёкол для кубков и витражей). Магнитные наночастицы в природе существуют в виде включений в различных минералах и организмах (в