Исследователи из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» сформулировали основные свойства магнитотактических бактерий и описали возможности их применения в медицине. Полученные результаты послужат основой для создания тераностических агентов в области нейроонкологии и кардиопротекции.

Результаты совместного исследования с коллегами из СПбГУ, Института цитологии РАН и ФИЦ Биотехнологии РАН опубликованы в журнале Magnetochemistry в виде обзорной статьи.

Магнитотактические бактерии (МТБ) отличает способность синтезировать магнетосомы – специальные клеточные органеллы, в которых происходит процесс биоминерализации магнетита. Благодаря своим магнитным свойствам МТБ и изолированные магнетосомы могут применяться в медицине для борьбы с онкологическими заболеваниями – с помощью магнетосом лекарства будут транспортироваться непосредственно к раковой опухоли.

Кроме того, ученые ставят задачу изучить процессы формирования частиц бактериального магнетита внутри клеток МТБ, механизмы магнитостатического взаимодействия между отдельными магнетосомами, а также их химическую и агрегативную устойчивость вне бактериальных клеток. Эти результаты станут основой для исследований в области палеомагнетизма и физики магнитных явлений.

В настоящее время масштабными исследованиями магнитотактических бактерий занимаются ученые из Германии, Франции, Бразилии, США и Японии. Исследование, проводимое учеными ЛЭТИ, станет первым в Санкт-Петербурге. Выбранный в ЛЭТИ подход к проведению работ отличается междисциплинарностью: в вузе сформирован исследовательский коллектив, в состав которого вошли специалисты различных направлений – физики магнитных явлений, магнетизма горных пород и магнитофоссилий, нейроонкологии и таргетной терапии на основе наночастиц, а также синтеза композитных магнитных частиц на основе оксида железа. Это позволит провести разностороннее исследование и получить объективный результат.

«Мы рассчитываем в перспективе реализовать полный цикл исследований – от ферментации МТБ в высокопроизводительных автоматизированных биореакторах большого объема и аттестации их физических характеристик до функционализации магнетосом фармацевтическими препаратами и их лабораторных испытаний. Таким образом, при условии успешного достижения поставленных целей в нашем городе впервые будут получены результаты мирового уровня в данной области науки», – рассказал доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ», старший научный сотрудник ИЦ ЦМИД Камиль Гареев.

Следующий этап изучения специфики МТБ приблизит ученых к практическому использованию структур на основе бактериальных магнетосом в медицине в качестве новых средств таргетной доставки лекарств, гипертермической терапии и контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии.

«По сравнению с использующимися в настоящее время структурами на основе синтетических наночастиц оксида железа, бактериальный магнетит обладает лучшей химической стабильностью, высокой однородностью по форме и размерам, а также, что даже более важно, высокой биосовместимостью», – комментирует Камиль Гареев.

Первые результаты изучения магнитных наночастиц были получены учеными ЛЭТИ в 2013 году, и с тех пор исследования в данном направлении продолжаются. До 2021 года работы были посвящены преимущественно свойствам синтетических, а не биогенных магнитных наночастиц, какими являются магнетосомы. Полученный многолетний опыт позволил перейти к полноценному изучению магнитотактических бактерий и бактериальных магнетосом.