Новая модель позволяет изучать действие магнитных наногелей без опытов над животными

Ученые УрФУ вместе с коллегами из Австрии разработали вычислительную модель двух видов наногелей, позволяющую анализировать препараты с помощью суперкомпьютеров без проведения исследований на животных.

Ученые УрФУ вместе с коллегами из Австрии разработали вычислительную модель двух видов наногелей, позволяющую анализировать препараты с помощью суперкомпьютеров без проведения исследований на животных.

Магнитные наногели — это перспективные лекарственные носители, перемещением которых по организму можно управлять с помощью магнитного поля. Они позволяют адресно доставлять и постепенно высвобождать лекарства, в том числе — токсичные противораковые препараты. Для этого наногель вводят в кровеносную систему.

«Наше исследование было мотивировано вопросом: как магнитный наногель ведет себя в гидродинамическом течении крови? Что, например, если течение разорвет гель или закрутит его так сильно, что все лекарство будет выброшено где-то по пути к очагу воспаления. С помощью компьютерного моделирования мы выяснили, что наногель, даже в артериях с турбулентным течением, будет перемещаться медленно и спокойно. Это значит, что препарат устойчив и сможет доставить лекарство к заданной точке», — объяснил соавтор исследования, аспирант физического факультета Венского университета Иван Новиков.

Ранее поведение наногелей изучали с помощью опытов на животных. Но это не позволяло определить влияние потока на форму и внутреннюю структуру геля — только оценить конечный результат. Поэтому для изучения процессов, происходящих внутри организма, ученые использовали компьютерное моделирование методом молекулярной динамики.

«Мы разработали оригинальную вычислительную модель магнитных наногелей, достаточно точно воссоздающую характеристики и свойства реальных образцов. Мы также создали реалистичные условия кровеносного течения. Это позволяет симулировать процесс введения препарата в кровь и изучить механическую реакцию геля на него.

С помощью этого метода можно изучать различные типы наногелей, сравнивать их поведение, понять влияние намагниченности наночастиц на перемещение в организме, а значит — разработать рекомендации по использованию различных магнитных гелей в биомедицинских приложениях, микрореологии или тканевой инженерии», — пояснила доцент кафедры теоретической и математической физики, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования физико-химических процессов в многофазных средах УрФУ Екатерина Новак.

Сейчас ученые изучают поведение наногеля в отсутствии внешнего магнитного воздействия. В будущем они планируют научиться управлять гелями различных составов, плывущими в потоке при воздействии внешнего магнитного поля: переменного, вращающегося или пульсирующего.

Над исследованием работали ученые Уральского федерального университета и Венского университета. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликована в Journal of Molecular Liquids.

• #Медицина