Рак остается одной из самых серьезных проблем общественного здравоохранения в мире, унося каждый год более 10 миллионов жизней. Современные методы лечения рака, такие как хирургия, химиотерапия и иммунотерапия, хотя и эффективны, все еще имеют определенные ограничения, которые могут быть преодолены благодаря развитию точной медицины, например целевой доставке лекарств. В декабрьском номере журнала “Materials Today Chemistry” представлен результат работы большой международной команды ученых из России и Австрии. Исследование посвящено разработке новых наноматериалов на основе металл-органического каркаса MIL88b, модифицированного наночастицами оксида железа Fe3O4.

Главная цель исследования – создание материала, способного к одновременному катализу реакции Фентона (образование гидроксильных радикалов) и магнитному управлению. MIL88b сам по себе проявляет прооксидантные свойства, однако модификация его оксидом железа Fe3O4 позволяет увеличить пролонгированное высвобождение ионов железа, а также обеспечить магнитные свойства. Исследование, проведенное с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, показало, что модифицированные наночастицы (Fe3O4-MOF) эффективно генерируют гидроксильные радикалы. Интересно, что сам по себе MIL88b демонстрирует более высокую скорость реакции Фентона, хотя в нем содержится меньше ионов железа, чем в модифицированном образце. Авторы объясняют это блокировкой активных центров MIL88b частицами Fe3O4 на поверхности. Для синтеза материалов были опробованы два подхода, которые существенно различались по конечным свойствам продукта. Оказалось, что синтез MIL88b в присутствии готовых наночастиц оксида железа, позволяет сохранить MOF в структуре и обеспечить магнитное управление.

Данная работа демонстрирует потенциал комбинации металл-органических каркасов и оксидов железа для создания новых функциональных материалов с широким спектром применения.

В исследовании принимали участие ученые ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Роза Баймуратова, Гульжиан Джардималиева – лаборатория металлополимеров при участии коллег из других исследовательских центров

• Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия
• Отделение медицинской химии, Исследовательский центр Отто-Леви, Медицинский университет Граца, Австрия
• НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Москва, Россия
• Химический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
• Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ), городской округ Владивосток, Россия
• Анализ ультраструктуры ядра, Центр медицинских исследований, Исследовательский центр Готфрида Шатца, Медицинский университет Граца, Австрия
• Отделение клеточной биологии, гистологии и Эмбриология, Исследовательский центр Готфрида Шатца, Медицинский университет Граца, Австрия
• BioTechMed-Graz, Грац, Австрия
• Исследовательский центр Готфрида Шатца, Отделение биофизики, Медицинский университет Граца, Австрия
• Институт физики, Университет Граца, Австрия

Исследование проводилось при поддержке Austrian Academic Exchange Service (OeAD) MPC-2022-02194, а также Российского научного фонда, номер гранта 22-73-10222.

Bondarenko L., Baimuratova R., Reindl M., Zach V., Dzeranov A., Pankratov D., Osmushko I., Kydralieva K., Dzhardimalieva G, Kolb D., Prassl R., Sterrer M., Schwaminger S.P. // Designed magnetic nanoparticles for ferroptosis: Release of iron ions from metal-organic frameworks modified with iron oxides. // Materials Today Chemistry, V.42, p.102332, 10 December 2024 Q-1, IF = 6,7

https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2024.102332