ИСТИНА

В ходе реализации проекта в отчетном году выполнены следующие работы, запланированные на 2015 год. 1..Разработаны теоретические модели поведения функционализованных магнитных частиц (f-MNP) и их агрегатов (димеры, тримеры и т.д.) в однородном переменном магнитном поле (AMF). Аналитически и на компьютерных моделях установлены зависимости максимального угла, заметаемого f-MNP при вращательно-колебательном движении в AMF, в функции от амплитуды и частоты этого поля, структуры агрегата из магнитных наночастиц, жесткости и прочности связи между ними. Показано, что критическая частота, после достижения которой максимальные углы поворота f-MNP в поле начинает уменьшаться из-за действия сил вязкого трения частицы об окружающую среду и ее инерции, составляет для типичных условий и размеров MNP и водных растворов от единиц Гц до единиц кГц от единиц – до десятков МГц соответственно (в зависимости от гидродинамического радиуса и вязкости окружающей среды). Амплитуда деформации макромолекул, пришитых к одной или двум MNP в пределе (при частоте ниже критической) асимптотически стремится к π R, где R - радиус f-MNP. Разработанная модель продемонстрирована экспериментально на примере регуляции каталитической активности химотрипсина, «зажатого» между двумя МНЧ, под действием ПМП. 2. Разработана модель кинетики вымывания лекарственных молекул из полимерной “шубы”, окружающей MNP, которое индуцируется вращательно-колебательным движением магнитной частицы в ПМП. Установлены зависимости кинетики вымывания от длины полимерных молекул шубы и энергии связи с ними лекарственных молекул. Разработанная модель подтверждена экспериментально на примере обратимой десорбции в раствор с поверхности модифицированных полимером МНЧ супероксиддисмутазы под действием ПМП. 3. Проанализировано взаимодействие f-MNP с мембранами везикул, клеток. Оценены параметры ПМП, которые могут привести к деструкции мембраны и увеличению их проницаемости для загруженных внутрь молекул лекарственного вещества. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что стержнеобразные MNP действуют эффективнее, чем сферические, т.к. они могут индуцировать в мембране не только сдвиговые деформации, но и нормальные, пропорциональные аспектному отношению. Из-за высокой чувствительности к деформациям. При селективном прикреплении стержнеобразных MNP с длиной ~ 100 нм и аспектным отношением 5-10 к рецепторам или трансмембранным белкам ионных каналов клеточной мембраны возможно магнитомеханическое модифицирование функций клетки вплоть до индуцирования апоптоза (нано-механо-трансдукция) в ПМП с амплитудой менее 100 мТл. Методами ИК-спектроскопии, флуоресцентного анализа экспериментально показано разупорядочивание мембраны клеток и клеточных структур под действием ПМП 4. На основе теоретически установленных зависимостей сил и деформаций, развиваемых в окружающих макромолекулах f-MNPs, от размеров последних, частоты и амплитуды негреющего низкочастотного ПМП обоснованы оптимальные условия магнитной обработки (размеры и форма MNP, амплитуда и частота ПМП), обеспечивающие максимальный отклик тех или иных биохимических объектов и систем на приложенное магнитное поле. Проведено сравнение этих условий с теми, которые вызывают наибольший разогрев при магнитной гипертермии в радиочастотном ПМП. Показано, что эти условия коренным образом отличаются друг от друга. Это дает возможность индуцировать отдельно и независимо магнитомеханические и термические отклики в системе, а также комбинировать их желаемым образом (при наличии соответствующих технических средств) для достижения наибольшего биомедицинского эффекта. 5. Экспериментально изучены независимые оптические отклики системы – абсорбционные люминесцентные и поляризационные под действием ПМП.