Record Details

Magnetic field-guided delivery of magnetite nanoparticles in the model in vitro system

Translational Medicine

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Magnetic field-guided delivery of magnetite nanoparticles in the model in vitro system
Изучение процесса магнитоуправляемой доставки наночастиц магнетита в модельной системе in vitro
 
Creator Dmitriy Korolev V.; North-West Federal Medical Research Centre; First Pavlov State Medical University of St. Petersburg
Michael Galagudza M.; North-West Federal Medical Research Centre; First Pavlov State Medical University of St. Petersburg
Michael Afonin V.; St. Petersburg State Technological Institute
Vladimir Shutkevitch V.; Fernano Ltd
Дмитрий Королев Владимирович; ФГБУ «Северо-западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова»; ГБОУ ВПО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Михаил Галагудза Михайлович; ФГБУ «Северо-западный федеральный медицинский исследовательский центр им. В. А. Алмазова»; ГБОУ ВПО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Михаил Афонин Владимирович; ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»
Владимир Шуткевич Владимирович; ООО «Фернано»
 
Subject магнитные наночастицы; магнетит; магнитоуправляемая доставка; испытательный стенд; модель кровообращения; magnetic nanoparticles; magnetite; magnetic drug delivery; in vitro model system; circulation model
 
Description Purpose. The development and validation of experimental setup for the investigation of the process of magnetic nanoparticle (MNP) accumulation in the specific area of the vessel model under the influence of external magnetic field. Materials and methods. Distilled water was used as a model fluid. The water was circulating in the closed loop at a rate of 40-80 L/h. The water was supplemented with magnetite nanoparticle suspension (diameter 7-10 nm) at concentration of 2 mg/ml. The morphology, specific surface area and magnetic properties of MNPs were evaluated. The time to accumulation of MNPs on the inner surface of the tube was recorded after application of constant magnetic field from the Nd magnet (N35) with the dimensions 30x20x10 mm. Results. The technology of MNPs synthesis, as well as their physicochemical properties were described. MNPs were characterized by the needle-like shape and surface area of 95 m2/g. It was shown that 100 % of MNPs from the circulating fluid are concentrated in the area of magnet application within 5 min after turning on the field. The MNPs were predominantly accumulated on the edges of the constant magnet, which is explained by the topography of the magnetic field. Conclusion. We developed the in vitro model setup for investigation of magnetic field-targeted nanoparticle delivery. Two types of MNPs introduction into the system could be used: direct MNPs injection in the circulation or introduction of the nanoparticles using special magnetic probe. The model setup suggested may be useful in studying the effectiveness of magnetically guided MNP transport depending on the volume flow of the fluid, salt composition, and viscosity.
Цель исследования. Разработка экспериментального стенда для изучения процесса накопления магнитных наночастиц (МНЧ) в заданном участке модели сосудистой системы под воздействием внешнего магнитного поля. Материалы и методы. В качестве модельной жидкости использовали дистиллированную воду, циркулирующую в замкнутом контуре со скоростью 40-80 л/час. В жидкость добавляли суспензию наночастиц магнетита размером 7-10 нм (2 мг/мл). Предварительно оценивали морфологию МНЧ, их удельную поверхность, магнитную восприимчивость. Визуально оценивали время накопления МНЧ на внутренней поверхности трубки под воздействием постоянного магнитного поля неодимового магнита класса N35 размером 30x20x10 мм. Результаты. Описана технология синтеза МНЧ и их физико-химические свойства. МНЧ имеют игольчатую форму и удельную поверхность 95 м2/г. На разработанном экспериментальном стенде показано, что в течение 5 минут из потока циркулирующей модельной жидкости 100 % МНЧ оседают в зоне приложения магнитного поля. Преимущественное накопление МНЧ наблюдалось на концах постоянного магнита, что объясняется топографией магнитного поля постоянного магнита. Заключение. Разработан испытательный стенд, позволяющий изучать процесс магнитоуправляемой доставки МНЧ in vitro. Реализована возможность испытаний по двум методам: непосредственному введению МНЧ в зону циркуляции модельной жидкости, а также внесения МНЧ в поток с помощью специально сконструированного электромагнитного зонда. Разработанный стенд позволяет изучать процесс магнитоуправляемой доставки МНЧ в зависимости от объемного расхода, солевого состава и вязкости модельной жидкости.
 
Publisher Federal Almazov North-West Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia
 
Date 2016-12-23
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/82
 
Source Translational Medicine; № 4 (2015); 20-27
Трансляционная медицина; № 4 (2015); 20-27
2410-5155
2311-4495
 
Language rus
 
Relation http://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/82/83
Wu Y, Briley-Saebo K, Xie J et al. Inflammatory bowel disease: MR- and SPECT/CT-based macrophage imaging for monitoring and evaluating disease activity in experimental mouse model-pilot study. Radiology. 2014;271(2):400-406.
Luciani A, Dechoux S, Deveaux V et al. Adipose tissue macrophages: MR tracking to monitor obesity-associated inflammation. Radiology. 2012;263(3):786-878.
Pradhan P, Giri J, Rieken F et al. Targeted temperature sensitive magnetic liposomes for thermo-chemotherapy. J Control Release. 2010;142(1):108-129.
Cinteza LO, Ohulchanskyy TY, Sahoo Y et al. Diacyllipid micelle-based nanocarrier for magnetically guided delivery of drugs in photodynamic therapy. Mol Pharm. 2006;3(4):415-437.
Yang L, Mao H, Cao Z et al. Molecular imaging of pancreatic cancer in an animal model using targeted multifunctional nanoparticles. Gastroenterology. 2009;136(5):1514-1538.
Galagudza M, Korolev D, Postnov V et al. Passive targeting of ischemic-reperfused myocardium with adenosine-loaded silica nanoparticles. Int J Nanomedicine. 2012;7:1671-1678.
Zhang Y, Li W, Ou L et al. Targeted delivery of human VEGF gene via complexes of magnetic nanoparticle-adenoviral vectors enhanced cardiac regeneration. PLoS One. 2012;7(7): e39490.
Описание изобретения к авторскому свидетельству № 685294. Стенд-имитатор системы кровообращения организма / М. А. Локшин, Ю. Н. Гаврилов, В. И. Ковин. - № 2560622/28-13, заявл. 29.12.77, опубл. 15.09.79.
Описание изобретения к авторскому свидетельству № 936922. Стенд для моделирования системы кровообращения / А. П. Осипов, В. М. Мордашев, В. А. Кремнев, Ю. М. Киселев. - № 2864449/28-13, заявл. 04.01.80, опубл. 23.06.82.
Описание изобретения к авторскому свидетельству № 939013. Устройство для моделирования гемодинамических явлений в системе кровообращения / В. С. Бедненко, А. С. Нехаев, А. Н. Козлов. - № 2883841/28-13, заявл. 05.02.80, опубл. 30.06.82.
Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1029961 A. Стенд для испытания искусственного сердца / М. А. Локшин, В. И. Копин, В. Г. Северин, А. В. Врубель, В. А. Стасенков. - № 2887106/28-13, заявл. 29.02.80, опубл. 23.07.83.
Афонин М. В., Евреинова Н. В., Королев Д. В. и др. Исследование физических свойств и биодеградации наночастиц магнетита in vitro. Биотехносфера. 2015;2(38):32-34.
Поздняков В. А. Физическое материаловедение наноструктурных материалов: учеб. пособие. М.: МГЛУ, 2007. 423 с.
Патент на изобретение RU 2525430 C2. Носитель для лекарственных средств и биологически активных веществ для лечения и диагностики и способ его получения / Королев Д. В., Афонин М. В., Галагудза М. М. и др. - № 2012143574/15, заявл. 11.10.2012, опубл. 10.08.2014, Бюл. № 22.
Королев Д. В., Галагудза М. М., Афонин М. В. и др. Обоснование использования магнитных наночастиц для направленной доставки лекарственных препаратов в ишемизированную скелетную мышцу. Биотехносфера.2012;1(19):2-6.
Кириленко А. В., Чехун В. Ф., Подольцев А. Д. и др. Анализ силового воздействия высокоградиентного магнитного поля на магнитные наночастицы в потоке жидкости. Доклады Национальной академии наук Украины. 2010;9:162-172.
Cheng K, Malliaras K, Li TS et al. Magnetic enhancement of cell retention, engraftment, and functional benefit after intracoronary delivery of cardiac-derived stem cells in a rat model of ischemia/reperfusion. Cell Transplant. 2012;21 (6):1121-1135.
Vandergriff AC, Hensley TM, Henry ET et al. Magnetic targeting of cardiosphere-derived stem cells with ferumoxytol nanoparticles for treating rats with myocardial infarction. Biomaterials. 2014;35(30):8528-8539.
Cheng K, Shen D, Hensley MT et al. Magnetic antibody-linked nanomatchmakers for therapeutic cell targeting. Nat Commun. 2014;5:4880.
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).