Магнитная губка для контролируемой доставки клеток и лекарств
Инженеры из университетов Дьюка и Гарварда разработали «магнитную губку» — имплантируемый материал, который под действием магнитного поля «сжимается», высвобождая лекарства, клетки или другие агенты.
Новый материал, макропористый феррогель, может сжиматься на 70% под действием магнитного поля. Это обратимое сжатие быстро вытесняет встроенные в гель препараты, клетки или белки.
В отличие от пассивных пористых биоматериалов, используемых сегодня в качестве каркасов для тканевой регенерации, где агенты диффундируют сами по себе, этот каркас позволяет контролировать высвобождение по команде с помощью внешнего воздействия.
Ключевые особенности феррогеля:
- Содержит магнитные наночастицы железа, реагирующие на магнитное поле.
- Имеет значительно более крупные поры, чем существующие феррогели, что позволяет использовать молекулы большего размера (белки, клетки) и обеспечивает более значительное сжатие.
- Крупные поры создаются методом замораживания: при замерзании воды в геле образуются кристаллы, которые после оттаивания оставляют «дыры». Размер пор контролируется температурой и продолжительностью заморозки.
«В отличие от обычных каркасов, наш феррогель дает нам активный контроль над вводимым агентом», — отметил Сюаньхэ Чжао, доцент инженерной школы Пратта в Дьюке, проводивший работу в Гарварде.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показало в тестах на животных моделях, что феррогели, загруженные клетками человека и мыши, успешно реагируют на магнитную стимуляцию.
«Это первая демонстрация контролируемой доставки клеток с помощью таких пористых феррогелей и, в более широком смысле, высвобождения клеток из пористых каркасов по требованию», — заявил профессор Дэвид Муни из Гарварда.
Ученые отмечают, что феррогели биоразлагаемы и не требуют удаления после имплантации. Помимо доставки лекарств и клеток, эти материалы могут найти применение в качестве приводов и датчиков в биомедицине благодаря быстрому и значительному изменению объема под действием магнетизма.