Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0132

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0132
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"
Название доклада
Разработка эффективных и адаптируемых лабораторных методов синтеза материалов на основе магнитных наночастиц для МРТ диагностики
Докладчик
Мажуга Александр Георгиевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Развитие и реализация новых подходов к синтезу магнитных наноматериалов (магнетит, магнетит
допированный оксидом гадолиния), установление закономерностей структура/строение-
магнитные свойства, с целью обоснования их применения в качестве контрастных агентов для
МРТ диагностики.
В конечном счёте, в дальнейшем, это позволит разработать отечественный контрастный агент на
основе магнитных наночастиц для МРТ диагностики.
Актуальность и новизна исследования
Магнитные наночастицы (МНЧ) оксидов железа относятся к важному классу наноструктурных материалов, которые нашли широкое применение в различных областях науки, технологии и биомедицине. По сравнению с полупроводниками и металлическими нанокристаллами, МНЧ оксидов железа с несферическими формами демонстрируют наиболее привлекательные анизотропные магнитные свойства, тем самым, представляя особый интерес для биомедицинских применений. Отдельного внимания заслуживает применение МНЧ в качестве контрастных агентов для МРТ.
МРТ обеспечивает высокие пространственные и временные разрешения, позволяющие отслеживать отдельные клетки в естественных условиях. Хотя МРТ является достаточно эффективным инструментом для визуализации и диагностики внутренних тканей и органов, на практике предпочтительнее улучшить качество визуализации при помощи контрастных агентов, действие которых основано на изменении времени протонной релаксации. Одним из клинически реализованных типов контрастных агентов являются SPIONs. Они улучшают контрастность путем сокращения времени поперечной релаксации протонов и производят негативный контраст – темные пятна на изображении. Двумя наиболее распространенными материалами, используемыми для обработки изображений, являются маггемит и магнетит. Несмотря на более выраженные магнитные свойства наночастиц металлов по сравнению с наночастицами на основе оксидов железа, последние более устойчивы к окислению и менее токсичны, и поэтому являются наиболее перспективными с точки зрения биомедицинского применения.
Описание исследования

Целью первого этапа выполнения проекта является синтез наночастиц магнетита различной формы и размеров. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести аналитический обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных научных журналах;

-  провести патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96;

- осуществить работы по отимизации методики синтеза наночастиц магнетита различной формы и размеров;

- провести синтез наночастиц магнетита кубической и стержневидных форм;

- осуществить структурные исследования наночастиц магнетита различной формы для установления закономерностей структуры/строения и магнитных свойств;

- создать экспериментальную базу, обеспечивающую проведение исследований и разработок в течение всего срока проекта: закупка полного комплекта оборудования, материалов и организация рабочего пространства для проведения экспериментальной работы;

- подвести итоги этапа и подготовить отчетную документацию;

- осуществить оптимизацию методики синтеза полиморфных наночастиц магнетита;

- провести синтез полиморфных наночастиц магнетита;

- осуществить материально-техническое обеспечение работ этапа.  

В ходе выполнения первого этапа были проведены патентные исследования согласно ГОСТ 15.011-96. В задачи патентных исследований входило проведение анализа тенденций развития способов:

  • получения наночастиц магнетита различной формы и размеров;
  • получения наночастиц магнетита допированного гадолинием;
  • покрытия наночастиц магнетита полимером (сополимеры полиэтиленгликоля с полипропиленгликолем);

получения наночастиц магнетита, допированного гадолинием и покрытых полимером.

Результаты исследования

В ходе выполнения работ был проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных научных журналах. Аналитический обзор показал, что к настоящему моменту получено большое разнообразие МНЧ на основе оксидов железа, имеющих различную форму и размеры, которые могут быть использованы в различных областях биомедицины. Получение МНЧ со строго заданными размерами и формами является одной из ключевых задач, которые требуют отдельного внимания и детального изучения. Были проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96. Из анализа патентной и научной информации следует, что в настоящее время наиболее актуально применение магнитных наночастиц допированных (легированых) гадолиниием. Были проведены работы по отимизации методики синтеза наночастиц магнетита различной формы и размеров. Показано, что, варьируя соотношения всех исходных реагентов, можно добиться роста определенных граней кристалла, что и приводит, в конечном итоге, к образованию НЧМ различных форм. Был проведен синтез наночастиц магнетита кубической и стержневидных форм. Были проведены структурные исследования наночастиц магнетита различной формы для установления закономерностей структуры/строения и магнитных свойств. Данные исследования показали, что в результате проведенных синтезов были получены НЧМ различных форм и размеров, удовлетворяющие необходимым условиям (размер НЧМ находится в диапазоне от 10 до 50 нм). Были создана экспериментальная база, обеспечивающая проведение исследований и разработок в течение всего срока проекта: закупка полного комплекта оборудования, материалов и организация рабочего пространства для проведения экспериментальной работы. Были подведены итоги этапа и подготовлена отчетная документация. Была подведена оптимизация методики синтеза полиморфных наночастиц магнетита. Был подведен синтез полиморфных наночастиц магнетита. В результате были получены наночастицы с формой тетраподов и со средним размером 6 нм. В ходе дальнейших модификаций и покрытия полученных НЧМ сополимерами полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля ожидается увеличение среднего размера частиц, в результате образования небольших агрегатов, что приведет, в конечном итоге, к тому, что полученные частицы будут входить в необходимый диапазон от 10 до 50 нм. 

Практическая значимость исследования
Из анализа патентной и научной информации следует, что в настоящее время наиболее актуально применение магнитных наночастиц допированных (легированых) гадолиниием. Разработки в части применения дополнительного покрытия в последние годы не проводятся. Выявленные тенденции развития рекомендовано учитывать при дальнейших работах в рамках ПНИЭР.
Разрабатываемые на первом этапе выполнения проекта новые методы синтеза и композиции материалов на основе магнитных наночастиц позволят разработать отечественный контрастный агент на основе магнитных наночастиц для МРТ диагностики опухолей, которые будут востребованы в лечебных учреждений РФ, в частности, в онкологических учреждениях и диспансерах, а также в специализированных научно-исследовательских центрах онкологии.
Постер

Poster_0132.ppt