CC BY
2я A 22-24 0КТЯбРЯ 2024 Г-
Получение водных коллоидных растворов
на основе наночастиц моноклинного фосфата лантана, активированных ионами празеодима, и их сочетанный эффект под действием рентгеновского излучения на примере in vitro
Шайдулин А.Т.1,2, Жарков М.Н.3, Хуторская И.А.3, Пиняев С.И.3, Якобсон Д.Э.3, Чернобай Р.А.3
1- Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва
2- Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва
3- Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, Саранск
Е-mail: shatarte@yandex. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-213-215
Водные коллоидные растворы на основе наночастиц (НЧ) моноклинного фосфата лантана (m-LaPO4), активированных ионами празеодима (Pr3+) с различными размерами и концентрациями Pr3+, были синтезированы гидротермально-микроволновым (ГТМВ) методом (200 °C, 2 часа, 2 магнетрона, 2,45 ГГц) для применения в качестве основы для создания препарата, направленного на лечение раковых опухолей, эффект которого проявляется в результате сочетанного воздействия лучевой терапии и излучаемых НЧ m-LaPO4:Pr3+ УФ -С фотонов под действием рентгеновского излучения.
Размеры и морфология НЧ контролировались изменением условий ГТМВ синтеза (уровень pH и величина избытка анионов-осадителей), в результате чего были получены: нановолокна (соотношение сторон до 60), длинные наностержни (соотношение сторон до 10) и короткие наностержни (соотношение сторон до 5). В зависимости от условий синтеза и размеров НЧ (см. рис. 1), оптимальная концентрация примесных центров Pr3+, при которой яркость рентгенолюминесценции (РЛ) была максимальной отличалась для различных типов НЧ: 2 ат.% для нановолокон, 5 ат.% для длинных наностержней, 7 ат.% для коротких наностержней (рис. 1 б).
Способность НЧ образовывать стабильные водные коллоиды является следствием образования двойного электрического слоя (ДЭС) у их поверхности. Так как при всех синтезах использовался избыток соли-осадителя (K2HPO4), то фосфат-ионы [PO4]3- являются
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
, «ПРОХОРОВСКИЕНЕДЕЛИ-
ФИЗИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИИ
потенциалопределяющими ионами (ПОИ), а ионы калия составляют адсорбционный и диффузный слои, что было косвенно подтверждено энергодисперсионным анализом. Для биофункционализации НЧ, ПОИ могут быть заменены на ионы Ьа3+ добавлением соответствующей растворимой соли к коллоидному раствору. Это можно использовать для дальнейшего создания связи La3+-органическое соединение. Данная процедура была проведена для коллоидного раствора длинных наностержней m-LaPO4:Pr3+ (5 ат%), Ьа(К03)3 и органического полимера РУР-40000, что позволило предотвратить агрегацию модифицированных коллоидных НЧ в 5 % растворе глюкозы.
Рис. 1. а) Типичный вид спектра РЛ порошка НЧ m-LaPO4:Pr3+ с обозначением электронных переходов в Pr3+. б) Зависимости яркости РЛ от
концентрации Pr3+: красная линия — нановолокона (7-15*30-600 нм, диаметрхдлина); черная линия — длинные наностержни (5-8*20-60 нм); синяя линия — короткие наностержни (4-6*13-21 нм)
Проведены первые исследования цитотоксичности коллоидных растворов на основе длинных не модифицированных наностержней с составами ЬаР04 и LaP04:Pr3+ (10 ат.%), а также коротких наностержней состава LaP04:Pr3+ (10 ат.%) на культуре фибробластов L-929 с помощью МТТ-теста. Результаты данного исследования показали (рис. 2, не штрихованные столбики), что все образцы относятся к малотоксичным веществам.
Достоверное рентгеноиндуцированное снижение
выживаемости клеточной культуры при дозе облучения в 8 Грей (режим работы прибора: 80 кВ, 15 мА) (рис. 2, штрихованные столбики) оказал только один коллоидный раствор, состоящий из длинных наностержней LaP04:Pr (10 ат.%) с концентрацией НЧ
ШКОЛА-ИОНОСРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
22-24 октября 2024 г.
1 мг/мл (снижение выживаемости на 21 % по сравнению с группой клеток, инкубированной с теми же НЧ, но не облучённой рентгеном).
Рис. 2. Влияние на жизнеспособность клеток L-929 коллоидных НЧ с разными концентрациями (не заштрихованные столбики) и влияние тех же НЧ при дополнительном воздействии рентгеновским излучением (заштрихованные столбики).
Автор выражает благодарность д.ф.-м.н. Орловскому Ю.В. и д.ф.-м.н. Махову В.Н. за постановку научной задачи и обсуждение результатов, Орловской Е.О. за консультации по синтезу НЧ, к.ф.-м.н. Батыгову С.Х. и к.ф.-м.н. Попову А.В. за помощь в измерениях рентгенолюминесценции, к.х.н. Исхаковой Л. Д. за проведение энергодисперсионного анализа, д.м.н. Пятаеву Н.А. за организацию in vitro исследований.
