Статья опубликована в рамках: IV Международной научно-практической конференции «Современная медицина: актуальные вопросы» (Россия, г. Новосибирск, 29 февраля 2012 г.)
Наука: Медицина
Секция: Фармацевтическая химия, фармакогнозия
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
- Условия публикаций
- Все статьи конференции
дипломов
НАНОЧАСТИЦЫ ФЕРРИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ — ОБЪЕКТЫ МАГНИТНОЙ НАНОФАРМАЦИИ
Ведерникова Ирина Алексеевна
канд. фармацевт. наук, доцент НФаУ, г. Харьков, Украина
E-mail:
Коваль Алла Александровна
канд. фармацевт. наук, доцент НФаУ, г. Харьков, Украина
Широкиймеждисциплинарный мир нанотехнологий приобретает значительное развитие в фармации и медицине. Создание принципиально новых лекарственных средств для профилактики и лечения различных заболеваний —одна из актуальнейших проблем нано медицины и нано фармации [2, 5].Целевыесистемы доставки лекарств(targeted drug delivery) разрабатываются для оптимизации практической медицины. Система основана на методе, который обеспечивает доставку терапевтического агента в поврежденный участок организма для пролонгированного терапевтического действия, избегая любого повреждения здоровых тканей действием препаратов. Системы целевой доставки лекарственных средств является высоко интегрированной областью науки, объединяющей различные дисциплины, такие как химия, биология, физика, медицина и фармация. В случае использования нано частиц с магнитными свойствами для таких целей (magnetic targeted drug delivery),открывается возможность создания «умных», магнитоуправляемых лекарств.
Целью данной работыявляется анализ развития нано технологий в фармации, разработка условий синтеза нано частиц ферритов — компонентов лекарственных препаратов с магнитными свойствами.
Материалы и методы.Нано частицы ферритов различного структурного типа и состава были синтезированы методом химической конденсации из водных растворов солей в щелочной среде [1].
Анализ результатов. На рис. 1 приведена иллюстрация перспектив развития на мировом рынке товаров и услуг трех главных направлений нано технологий в медицине — результат работы ученых США и Германии, представленный в научной работе "Nanotechnology in medicine" [6, с. 26], где проанализированы результаты и представлены перспективы развития этого вопроса во всем мире.
Рис. 1. Перспективы развития нано технологий в медицине:
1 — целенаправленная доставка лекарств,
2 — медицинские материалы и имплантаты,
3 — диагностика (включая средства анализа и приборы)
Целенаправленная доставка лекарств занимает лидирующее положение в нано медицины сегодня, которое по прогнозам (рис. 1) до 2021 года увеличится на 80 %. Объединив два понятия (nanopharmacy и targeted drug delivery), появляется научное направление развития нано технологий в фармации — магнитная нано фармация. Использование нано размерных магнитных материалов в фармацевтических препаратах является одной из распространенных тем нано фармации сегодня [8, 9].
Лекарственный препарат с магнитными свойствами решает целенаправленную доставку активного вещества, ее фиксацию в зоне патологии, открывает новые перспективы развития медицинской и фармацевтической науки. Сегодня на магнитных нано частицах сфокусировано внимание многих специалистов-исследователей наряду с другими объектами нано фармации, такими как фуллерены и карбоновые нано трубки. Подтверждением тому является чрезвычайно высокое количество публикаций, связанных с исследованием магнитных нано частиц, которое выросло за последние пятнадцать лет в 8 раз (анализ данных поисковой системы ScіFіnder Scholar, с использованием ключевых слов “magnetіc nanopartіcles”). Уже сегодня разработкой и производством магнитных микро- и нано частиц в составе лекарственных препаратов наиболее активно занимаются американские и некоторые европейские фирмы: Bangs Laboratories, Polysciences Inc. Magforce Nanotechnologies AG [7].
Учитывая стремительные темпы развития магнитных нано технологий в фармации, установление условий синтеза магнитных нано частиц различного состава для фармацевтических препаратов имеет актуальное практическое значение. С этой целью были проведены комплексные исследования возможностей метода химической конденсации как метода синтеза нано частиц ферритов различного состава и структурного типа.
Метод химической конденсации, в котором ферриты получают из водных растворов солей катионов металлов в щелочной среде, имеет ряд преимуществ. При смешивании и осаждении компонентов в жидкой фазе достигается высокая дисперсность и тесный контакт, обеспечивается равномерное распределение составляющих компонентов ферритовых частиц. Как следствие продукты синтеза характеризуются воспроизводимостью химического состава и свойств. Метод позволяет получать частицы нано масштабного диапазона, что соответствует их супер парамагнитному состоянию.
Метод синтеза предполагает процесс магнитной сепарации продуктов синтеза в растворе. В этих условиях сопутствующие продукты реакции (учитывая их парамагнитные свойства) полностью эвакуируются из реакционной смеси. Синтезированные частицы ферритов имеют минимум примесей, что является важным для применения их в фармации и медицине. К тому же этот метод является достаточно доступным, простым и дешевым, не требует сложного и дорогостоящего химического оборудования. Основываясь на этом, метод может с успехом применяться для синтеза магнитных компонентов лекарственных препаратов.
В работе частицы магнетита получали при соосаждении солей железа (II) и (III) в среде аммоний гидроксида по уравнению реакции:
Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O
Используя структуру магнетита Fe2+Fe2+3O4 как базовую, замещения катиона ферума (II) другим двухвалентным катионом металла (Ме) приводит к получению полностью Me2+Fe2O4 или частично замещенного Mex2+Fe1-x2+Fe23+O4 магнетита. Легирование магнетита катионами других металлов позволит одновременно решить несколько задач. Многокомпонентная ферро частица в этом случае является депо не только железа, но и других микроэлементов, что обеспечивает синергизм их действия. Использование ферритов различного состава, а также их смесей открывает перспективы создания магнитных материалов, которые будут иметь заранее прогнозируемыесвойства.
Полная заменаионов Fe2+в структуремагнетитадругимидвухвалентнымиионамипри синтезеферритовметодомхимическойконденсацииприводит к замедлениюстаренияосадка инеобходимости егопрокаливаниядля завершения процессаферритизации(формированиеопределеннойкристаллической решеткии магнитныхсвойств). Установлено [4], что получениечастицполностьюзамещенногомагнетита шпинельной структуры скатионамиCu2+, Mn2+, Ni2+, Co2+, а также частиц гексаферрита Bа2+может быть проведенов две стадии:соосажденияисходных веществв щелочнойсреде ивысокотемпературнаяферитизацияпродуктовсоосаждения:
Ме2++2 Fe3++8 OH-=МеO´2Fe(OH)3+H2O
МеO×2Fe(OH)3------>МеFe2O4+3H2O
Синтезвысокодисперсных частицферритовчастично замещенного магнетиташпинельной структурыпроводили с использованиемкатионовцинка идвухвалентных катионовтриадыферума. Схематично, реакция имеет вид:
2Fe3++yFe2++xMe2++(6+x+2y)OH-→MexFeyFe2O4 +(6+x+y)H2O
Частичная замена катионов ферума (II), позволяет проводить реакцию синтез магнитных частиц в одну стадию без дополнительной высокотемпературной ферритизации. Частицы синтезированные по такой схеме имеют размер до 20—30 нм при наличии высоких магнитных параметров. При изучении функциональных параметров синтезированных ферритов, был установлен экстремальный характер зависимости содержания катиона-заместителя в структуре ферритов от его свойств с максимумом при х=0.4.
В результате проведенных исследований была установленауниверсальнаяметодологиясинтеза частичнозамещенныхчастиц магнетиташпинельнойструктуры типаМеxFe3-xO4, обоснована целесообразность введениякатиона-заместителя концентрацией40 % дляполучения эффективныхизменений функциональныхсвойств синтезированныхструктур.
Установленная совокупность высоких функциональных характеристик синтезированных частиц ферритов — высокая намагниченность при размере частиц несколько нанометров, позволяет рекомендовать полученные частицы для использования в составе лекарственных препаратов с магнитными свойствами.
Выводы
Научное направление развития современной нано фармации —создание магнитных лекарственных препаратов, безусловно, имеет перспективу своего развития во всем мире. Это подтверждается многочисленными публикациями и международными конференциями по этому вопросу. Как показывает мировая практика, длинный тернистый путь «от идеи до разработки и последующего внедрения в производство» существенно может быть сокращен сотрудничеством в рамках научных программ и проектов. При такой кооперации вклад медико-биологических и фармацевтических нано технологий, которые зародились на рубеже ХХ и ХХI веков, согласно прогнозам [3], достигнет наивысшего уровня в 2025—2035 годах.
Список литературы:
- Берковский, Б. М. Магнитные жидкости / Б. М. Берковский, В. Ф. Медведев, М. С. Краков. — М.: Химия, 1989. — 239 с.
- Головенко, М. Я. Наномедицина: досягнення та перспективи розвитку новітніх технологій у діагностиці та лікуванні (огляд літератури) / М.Я. Головенко // Журн. АМН України. — 2007. — Т. 13, № 4. — С. 617—635
- Гусев, А. И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства / А. И. Гусев. — Екатеринбург: УрО РАН, 1998. — 199 с.
- Коваль, А. О. Синтез, дослідження фізико-хімічних властивостей феритів як компонентів магнітокерованих лікувальних та діагностичних засобів / А. О. Коваль: дис. … канд. фарм. наук: 15.00.02. — Харків, 2009. — 154 с.
- Нанонаука, нанофармакологія, нанофармація: перспективи досліджень, впровадження у медичну практику / В. Ф. Москаленко, І. С. Чекман, В. П. Чернихта ін. // Клінічна фармація. — 2010. — Т. 14, № 11. — С. 6—12.
- Bialojan, S. Nanotechnologyinmedicine/ S. Bialojan// Mannheim, Germany: Ernst& YoungAG, 2008 —52 p.
- Enabling individualized therapy through nanotechnology/J. Sakamoto, B. Godin, E. Blanco et. al. // Pharmacol.Res. —2010. —Vol. 62, № 2. —P. 57—89.
- Koppisetti, V. Magnetically Modulated Drug Delivery Systems / V. Koppisetti, B. Sahiti//Int. J. Drug Dev. & Res. —2011. —Vol. 3, № 1. —P. 260—266.
- Krishnan, K. Biomedical nanomagnetics: a spin through possibilities in imaging, diagnostics, and therapy/ K. Krishnan // IEEE Transactions on magnetic. — 2010. — Vol. 46, № 7. — P. 2523—2558.
дипломов
Оставить комментарий