Магнитные наночастицы борются с раком кости и способствуют заживлению

Учёные из Бразилии и Португалии разработали новый магнитный нанокомпозит, предназначенный для борьбы с раком кости и одновременного восстановления костной ткани. Работа, опубликованная в журнале Magnetic Medicine, описывает структуру «ядро — оболочка», созданную из наночастиц оксида железа, покрытых тонким слоем биоактивного стекла. Эта конструкция позволяет материалу генерировать тепло под воздействием магнитного поля, прочно прикрепляясь к костной ткани.

Вновь разработанный магнитный наноматериал может избирательно нагревать и уничтожать клетки рака кости, одновременно помогая восстановлению повреждённой кости. Автор: Shutterstock

По словам исследователей, совмещение этих двух функций в одном материале было серьёзной проблемой. Новый подход объединяет магнитный нагрев для лечения рака со свойствами, стимулирующими регенерацию кости.

Магнитные биоактивные нанокомпозиты очень перспективны для терапии рака кости, поскольку они могут одновременно уничтожать опухоли с помощью магнитной гипертермии и поддерживать рост новой костной ткани, — сказала ведущий автор исследования доктор Анджела Андраде. — Мы обнаружили, что можно достичь как высокой намагниченности нанокомпозита, так и сильной биоактивности в одном материале, что долгое время было сложной задачей в этой области.

Обнадёживающие результаты в условиях, имитирующих кость

Чтобы проверить, как материал ведёт себя в организме, учёные поместили нанокомпозиты в имитирующую тело жидкость. В этих условиях частицы быстро образовали апатит — минерал, очень похожий на неорганическую часть натуральной кости. Такое быстрое минералообразование говорит о том, что материал может хорошо связываться с костью после имплантации.

Исследователи также сравнили разные составы нанокомпозита. Одна версия, обогащённая более высоким уровнем кальция, выделилась своими показателями.

Среди протестированных составов вариант с более высоким содержанием кальция продемонстрировал самую быструю скорость минерализации и самый сильный магнитный отклик, что делает его идеальным кандидатом для биомедицинского применения, — поделилась Андраде.

Нагрев опухолей и поддержка восстановления

Сердечник из оксида железа придаёт материалу магнитные свойства. При помещении в переменное магнитное поле он может производить локализованное тепло, достаточно сильное, чтобы повредить или уничтожить раковые клетки. Этот процесс нацелен на опухолевую ткань, сводя к минимуму вред для соседних здоровых клеток.

В то же время покрытие из биоактивного стекла играет ключевую роль в заживлении. Оно стимулирует регенерацию окружающей костной ткани, создавая стратегию лечения, которая решает задачи удаления опухоли и структурного восстановления за один шаг.

Это исследование даёт новое понимание того, как химия поверхности и структура влияют на производительность магнитных биоматериалов, — добавила Андраде. — Результаты открывают новые перспективы для разработки всё более продвинутых многофункциональных материалов, которые будут одновременно безопасными и эффективными для клинического использования.

Шаг вперёд для онкологии и регенеративной медицины

В целом, исследование знаменует прогресс в разработке умных наноматериалов для онкологии и регенеративной медицины. Сочетая сильные магнитные свойства с дружественной для кости биоактивностью, эти нанокомпозиты указывают путь к будущим терапиям, которые смогут лечить костные опухоли и восстанавливать повреждённую ткань с помощью одной малоинвазивной процедуры.

Источники:

Материалы предоставлены KeAi Communications Co., Ltd..

Andreia Batista, Thalita Marcolan Valverde, Carla Cristina Martins Silva, Rosangela Maria Ferreira da Costa e Silva, Guilherme Mattos Jardim Costa, José Domingos Fabris, José Domingos Ardisson, José Maria da Fonte Ferreira, Viviane Martins Rebello dos Santos, Ângela Leão Andrade. Magnetic core-shell nanocomposites with bioactive glass coatings for hyperthermia-assisted bone cancer therapy. Magnetic Medicine, 2025; 1 (3): 100039 DOI: 10.1016/j.magmed.2025.100039