В предлагаемом материале приведены данные собственных результатов экспериментальных исследований и анализ литературных данных по использованию наноматериалов в биоэлектромагнитных исследованиях. Основное внимание уделено роли жидкостных нановезикул (липосом) с функциями носителей лекарственных препаратов и их пролонгированного высвобождения в организме человека. В работе отмечена возможная роль наночастиц в изменении поверхностного мембранного потенциала клеток крови, которая может привести к электропорации клеточных мембран. Приведены данные по влиянию наночастиц на электродинамические характеристики клеточных суспензий, а также результаты использования наночастиц в радиочастотной и микроволновой термотерапии. Разработан эффективный метод расчета нелинейного динамического гистерезиса суперпарамагнитных наночастиц, находящихся под воздействием внешних ЭМП. Рассчитаны динамическая восприимчивость, намагниченность петли ДМГ (динамического магнитного гистерезиса) и их нормированные площади, обусловленные сильным переменным полем. Стационарный отклик на переменное поле демонстрирует низкочастотную релаксацию (из-за переходов между метастабильными состояниями) и высокочастотный ферромагнитный резонанс.
радио и микроволновое излучение, клеточные суспензии, наночастицы металлов, углеродные нанотрубки, поглощение радиочастотного излучения, электропорация мембран, диэлектрические свойства нормальной и злокачественной ткани, суперпарамагнитные частицы, нелинейный динамический гистерезис
1. Roussakow S. The History of Hyperthermia Rise and Decline. Hindawi. Conference of the International Clinical Hyperthermia Society, 2012, Conference Paper, 2013, Article ID 428027, DOI:https://doi.org/10.1155/2013/428027.
2. Szasz A, Szasz O, Szasz N. Electrohyperthermia: a new paradigm in cancer therapy. Deutsche Zeitschrift für Onkologie, 2001, vol. 33, pp. 91-99.
3. Ren F. J. et al. Current progress on the modification of carbon nanotubes and their application in electromagnetic wave absorption. RSC Adv, 2014, vol. 4, pp. 14419-14431.
4. Calcio Gaudino E, Tagliapietra S, Martina K, et al. Novel SWCNT platform bearing DOTA and β-cyclodextrin units. "One shot" multidecoration under microwave irradiation. Org Biomol Chem., 2014, vol. 12, pp. 4708-4815.
5. Bosca F, Orio L, Tagliapietra S, Corazzari I, Turci F, Martina K, Pastero L, Cravotto G et al. Microwave-Assisted Synthesis and Physicochemical Characterization of Tetrafuranylporphyrin- Grafted Reduced-Graphene Oxide. Chem Eur J., 2016, vol. 22, pp. 1608-13.
6. Кулик Г.И., Пономарева О.В., Король В.И., Чехун В.Ф. Токсичность и противоопухолевая активность липосомальной лекарственной формы доксорубицина. Онкология, 2004, т. 6, c. 207-214. @@[Kulik G.I., Ponomareva O.V., Korol V.I., Chekhun V.F. Toxicity and antitumor activity of the liposomal dosage form of doxorubicin. Oncology, 2004, vol. 6, pp. 207-214. (In Russ.)]
7. Гельперина С.Э., Швец В.И. Системы доставки лекарственных веществ на основе полимерных наночастиц. Биотехнология, 2009, № 3, с. 8-23. @@[Gelperina S.E., Shvets V.I. Drug delivery systems based on polymer nanoparticles. Biotechnology, 2009, no. 3, pp. 8-23. (In Russ.)]
8. Швец В.И., Краснопольский Ю.М., Сорокоумова Г.М. Липосомальные формы лекарственных препаратов: техологические особенности получения и применения в клинике. М.: Ремедиум, 2016, 226 с. @@[Shvets V.I., Krasnopolsky Yu.M., Sorokoumova G.M. Liposomal forms of drugs: the technological features of the preparation and use in the clinic, 2016, M.: Remedium, 226 p. (In Russ.)]
9. Щелконогов В.А., Сорокоумова Г.М., Баранова О.А., Чеканов А.В., Клочкова А.В., Казаринов К.Д., Соловьева Э.Ю., Федин А.И., Швец В.И. Липосомальная форма липоевой кислоты: получение и определение антиагрегационной и антиоксидантной активности. Биомедицинская химия, 2016, т. 62, вып. 5, c. 577-583. @@[Shchelkonogov V.A., Sorokoumova G.M., Baranova O.A., Chekanov A.V., Klochkova A.V., Kazarinov K.D., Solovieva E.Yu., Fedin A.I., Shvets V.I. Liposomal form of lipoic acid: preparation and determination of antiplatelet and antioxidant activity. Biomedical Chemistry, 2016, vol. 62, no. 5, pp. 577-583. (In Russ.)]
10. Gannon CJ, Cherukuri P, Yakobson BI, Cognet L, Kanzius JS, Kittrell C, Weisman RB, Pasquali M, Schmidt HK, Smalley RE, Curley SA. Carbon nanotube-enhanced thermal destruction of cancer cells in a noninvasive radiofrequency field. Cancer, 2007, vol. 110(12) pp. 2654-2665.
11. Nair T.,.Symanowski, and Gach H.M. Comparison of Complex Permittivities of Isotonic Colloids Containing Single- Wall Carbon Nanotubes of Varying Chirality. Bioelectromagnetics, 2012, vol. 33, pp. 134-146.
12. Gannon Ch. J., Patra Ch. R., Bhattacharya R., Mukherjee P. and Curley S. A. Intracellular gold nanoparticles enhance non-invasive radiofrequency thermal destruction of human gastrointestinal cancer cells. Journal of Nanobiotechnology, 2008, vol. 6, p. 2. DOI:https://doi.org/10.1186/1477-3155-6-2.
13. Tatur S., Maccarini M., Barker R., Nelson A., and Fragneto G. Effect of Functionalized Gold Nanoparticles on Floating Lipid Bilayers. Langmuir, 2013, vol. 29 (22), pp. 6606-6614.
14. Malinin V.S., Putvinsky A.V., Kazarinov K.D. Calcium dependent Activation of Human Blood Neutrophils Electric Fields Pulses. - In: Electricity and magnetism in Biology and Medicine. Plenum Publishing Corporation, N.Y., 1999, pp. 569-572.
15. Пучкова Т.В., Путвинский А.В., Владимиров Ю.А. Снижение электрической прочности как основной механизм нарушения барьерной функции биомембран. Докл. АН СССР, 1983, т. 270, № 6, с. 1489-1492. @@[Puchkova T.V., Putvinsky A.V., Vladimirov Yu.A. Decrease in electric strength as the main mechanism of violation of the barrier function of biomembranes. Dokl. USSR Academy of Sciences, 1983, vol. 270, no. 6, pp. 1489-1492. (In Russ.)]
16. Chekanov A.V., Baranova O.A., Levin A.D., Solov’eva E.Yu., Fedin A.I., Kazarinov K.D. Influence of gold nanoparticles on activation of human blood neutrophils. Biophysics, 2013, vol.58, Issue 3, pp. 385-388.
17. Чеканов А.В., Соловьева З.Ю., Бабушкин А.В., Мудров В.П., Стамм М.В., Баранова О.А., Федин А.И., Казаринов К.Д. Влияние наночастиц серебра на активацию нейтрофилов. Медицинский алфавит. Современная лаборатория, 2014, № 4, с. 50-53. @@[Chekanov A.V., Solov'eva Z.Yu., Babushkin A.V., Mudrov V.P., Stamm M.V., Baranova O.A., Fedin A.I., Kazarinov K.D. Vliyanie nanochastic serebra na aktivaciyu nejtrofilov. Medicinskij alfavit. Sovremennaya laboratoriya, 2014, no. 4, pp. 50-53. (In Russ.)]
18. Моргалев Ю.Н., Моргалева Т.Г., Хоч Н.С., Моргалев С.Ю. Основы безопасности при обращении с наноматериалами. Томск: ТГУ, 2010, 138 с. @@[Morgalev Yu.N., Morgaleva T.G., Khoch N.S., Morgalev S.Yu. Safety basics for handling nanomaterials. Tomsk: TSU, 2010, 138 p. (In Russ.)]
19. Dolat E., Rajabi O., Salarabadi S. S., Yadegari-Dehkordi S., Sazgarni A. Silver nanoparticles and electroporation: Their combinational effect on Leishmania major. Bioelectromagnetics, 2015, vol. 36, (8), pp. 586-596.
20. Kalmykov Yu.P., Titov S.V., Coffey W.T., Dowling W.J. Finite-barrier correction for the ferromagnetic resonance frequency of nanomagnets with various magnetocrystalline anisotropies. Phys.Rev. B., 2018, vol. 97, p. 224418. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.224418.
21. Kalmykov Yu.P., Titov S.V., Coffey W.T., Zarifakis M., Dowling W.J., Forced response and dynamic hysteresis of magnetic nanoparticles with mixed uniaxial and cubic anisotropy in superimposed strong ac and dc bias fields. Phys.Rev. B., 2019, vol. 99, p. 184414. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.184414.
22. Kalmykov Yu.P., Titov S.V., D.J. Byrne, Coffey W.T., Zarifakis M., Al Bayyari M.H., Dipole-dipole and exchange interaction effects on the magnetization relaxation of two macrospins: compared. JMMM, 2020, vol. 507, p. 166814. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166814
23. Hou J., Wan B., Yang Y., Ren X.M., Guo L.H., Liu J.F. Biodegradation of Single-Walled Carbon Nanotubes in Macrophages through Respiratory Burst Modulation. Int. J. Mol. Sci., 2016, vol. 17 (3), pii: E409, DOI: 10.3390/ ijms17030409.
