RO128005A2 - Nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice, pentru aplicaţii în terapia hipertermică a tumorilor maligne - Google Patents
Nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice, pentru aplicaţii în terapia hipertermică a tumorilor maligne Download PDFInfo
- Publication number
- RO128005A2 RO128005A2 ROA201001032A RO201001032A RO128005A2 RO 128005 A2 RO128005 A2 RO 128005A2 RO A201001032 A ROA201001032 A RO A201001032A RO 201001032 A RO201001032 A RO 201001032A RO 128005 A2 RO128005 A2 RO 128005A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- magnetic
- insulator
- vanadium oxide
- metal
- oxide nanoparticles
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 10
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 6
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 title claims abstract description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title abstract description 14
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 title abstract description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title abstract 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 8
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 claims description 7
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 claims description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 230000005323 ferromagnetic ordering Effects 0.000 claims 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 2
- 206010007134 Candida infections Diseases 0.000 abstract 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 3
- 230000003211 malignant effect Effects 0.000 description 3
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 3
- GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N vanadium dioxide Chemical compound O=[V]=O GRUMUEUJTSXQOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021541 Vanadium(III) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 229910021542 Vanadium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 1
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 230000002977 hyperthermial effect Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 1
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000005302 magnetic ordering Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000035935 pregnancy Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 210000005166 vasculature Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a unor nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice utilizate în medicină, în terapia hipertermică a tumorilor maligne. Procedeul conform invenţiei constă din imersarea unor ioni magnetici de Mn, Fe, Co, Ni, Gd, Sm într-o matrice de SOsau SO, care asigură tranziţia izolator-metal la temperaturi apropiate de acelea ale organismului uman, în care temperatura de tranziţie este controlată în intervalul -100...+70°C prin variaţii ale stoechiometriei şi nanostructurării.
Description
Nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice, pentru aplicații în terapia hipertermică a tumorilor maligne în domeniul recentelor aplicații ale nanoparticulelor funcționalizate în medicina [I], hipertermia magnetică joacă un rol principal. Interesul pentru acest domeniu este de la sine înțeles, întrucât de la punerea în evidență a efectului de creștere a permeabilității și retenției în tumorile maligne (enhanced permeability and retention, EPR [2]), vasculatura țesutului patologic afectat poate fi subiectul unei localizări mai importante de substanțe străine organismului. Ideea ultimilor ani este aceea de a acumula nanoparticule magnetice în asemenea țesuturi; după aceasta, prin aplicarea unui câmp de radiofrecvență, aceste nanoparticule absorb energia câmpului extern și o difuzează în țesutul înconjurător, creând efectul de hipertermie magnetică [3] și apoptoza controlată la nivel (micro) local.
Dirijarea acestor nanoparticule în exclusivitate spre țesuturile maligne rămâne, totuși, o problema spinoasă a nanomedicinei actuale. Se poate folosi dirijarea magnetică sau cu ajutorul unor antigene specifice [4-6]. în absența unor asemenea dirijări sau localizări, hipertermia magnetică este indusă necontrolat atât în țesuturile patologice, cât și în cele sănătoase.
în prezenta invenție, se propune soluționarea acestei dificultăți pe alta cale, și anume sinteza de nanoparticule cu proprietăți magnetice și în special cu variația magnetizării cu temperatura extrem de bine controlate, astfel încât aceste nanoparticule devin magnetice numai la temperaturi ușor superioare temperaturii normale a organismului (To ~ 37 °C). Se folosește observația binecunoscută că zonele tumorilor maligne și/sau infecțioase au temperatura locală cu 1,5 până la 2 grade Celsius mai ridicată decât temperatura generală a organismului. Astfel, în condițiile în care s-ar putea sintetiza nanoparticule care nu sunt magnetice la T < To și care devin magnetice pentru T > To, distribuția lor relativ uniformă în organism nu ar afecta proprietățile localizate de hipertermie magnetică. într-adevăr, în acest caz numai nanoparticulele care rezidă într-un mediu cu T > To devin feromagnetice. Restul nanoparticulelor nu prezintă proprietăți magnetice. La aplicarea unui câmp extern de radiofrecvență, hipertermia magnetică va fi indusă numai în țesuturile maligne.
Directo Dr. Lu
FM, intihe
U ' 2 O 1 O - O 1 O 5 2 - -
9 -10- 2010
Aceste proprietăți magnetice sunt, totuși, neobișnuite. Materialele care sunt subiectul acestei invenții prezintă o curbă cu variație abruptă a magnetizării în jurul temperaturii To:
-> +oo (sau foarte mare) (O
Aceste nanoparticule prezintă o formă specială de magnetism, cunoscută ca interacțiune de schimb indirect [7-9]. în aceste materiale, ionii magnetici se află izolați la distante reciproce egale cu mai multe constante de rețea, astfel încât stabilirea unei ordonări feromagnetice prin interacțiunea de schimb direct nu este posibilă. Ordonarea magnetică în asemenea materiale are loc prin interacțiunea de schimb indirect, intermediată de purtătorii de sarcină din matricea în care se află imersați ionii magnetici. Expresia interacției de schimb indirect între doi spini 5i si S2 situați la distanța I?i2, intermediată de un gaz de electroni liberi, este dată de:
Ο V I Λ I *
E(SrS2,kFRn) = -~1 4 ? [2*F/î12cos(2*F/î12)-sin(2*F/î12)] (2) (2π)37?12 4/ζ2 unde Akk este elementul de matrice al interacțiunii de schimb între partea atomică a funcțiilor Bloch:
< I 11/40) >~ *χρ[ζ(Λ'-Λ) RjJ < uk | Â | uk, >= ^exp[i(A'-A) · R} ]aw. (3)
Se consideră constant produsul AkkAk'k ~ | AkFkF\2 = |Δ|2, evaluat la nivelul Fermi kF. De asemenea, in formula (2) m* este masa efectivă a purtătorilor de sarcină, iar h constanta lui Planck. Se observă că interacțiunea de schimb indirect se anulează pentru kF = 0.
Ideea de baza a brevetului de față este imersarea ionilor magnetici în materiale în care se poate controla apariția purtătorilor de sarcină prin creșterea temperaturii. în condițiile în care matricea este un material semiconductor, materialul se numește semiconductor diluat magnetic; această clasă de materiale reprezintă un domeniu intens investigat în ultimii ani [10] și, în^^mța^s-a demonstrat recent controlul magnetizarii prin variația concentrației de
Direera^eneral INjhpFM,
Dr. Ειϊρϊρη Prftilie.
Ο 1 0 - 0 1 Ο 3 2 - 2 9 -10- 2010 purtători de sarcină [11]. în același timp, variația cu temperatura a concentrației purtătorilor de sarcină dintr-un semiconductor nu este suficient de abruptă pentru a satisface ecuația (1).
în aceasta invenție, materialele-prototip produse sunt formate din ionii magnetici Mn, Fe, Co, Ni, Gd, Sm diluați nu într-o matrice semiconductoare uzuală, ci într-un material care prezintă tranziție izolator —> metal (TIM) la o temperatură controlabilă, apropiată de Tq. Aceste matrici sunt reprezentate de oxizi de vanadiu: dioxidul de vanadiu VO2 [12] sau sesquioxidul de vanadiu V2O3 [13]. Temperatura de tranziție TIM poate fi variată în mod continuu între - 100 °C și + 70 °C prin variații ale: (i) stoichiometriei; (ii) nanostructurării; (iii) dopajului. Conform considerațiilor privind interacțiunea de schimb indirect prezentată mai înainte, aceste materiale nu prezintă feromagnetism la T < TIM și devin feromagnetice la T > TIM. Astfel, se poate alege TIM ~ Tq. De asemenea, tranziția izolator —* metal este extrem de rapidă [12] și prezintă un ciclu de histerezis în temperatură de 1-2 °C, astfel încât odată stabilit feromagnetismul nanoparticulelorîn țesuturile patologice, el subzistă până când se induce apoptoza controlată a țesutului, după care feromagnetismul și în consecință efectul de hipertermie dispare. Schema de funcționare a acestor tipuri de nanoparticule este reprezentată în Figura 1.
Claims (5)
1. Materiale de tipul matrice care prezintă tranziție izolator —> metal la temperaturi apropiate de acelea ale organismului, dopate cu ioni magnetici: Mn, Fe, Co, Ni, Gd, Sm.
2. Principiul hipertermiei magnetice controlate de proprietatea materialelor propuse de a se magnetiza numai atunci când sunt absorbite în tumorile maligne.
3. Efecte ale nanostructurării asupra temperaturii de tranziție izolator —> metal în oxizi de vanadiu.
4. Efecte ale stoichiometriei asupra temperaturii de tranziție izolator —> metal în oxizi de vanadiu.
5. Inducerea ordonării feromagnetice între ioni magnetici izolați prin intermediul tranziției izolator —> metal și al interacțiunii de schimb indirect.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201001032A RO128005A2 (ro) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | Nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice, pentru aplicaţii în terapia hipertermică a tumorilor maligne |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201001032A RO128005A2 (ro) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | Nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice, pentru aplicaţii în terapia hipertermică a tumorilor maligne |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO128005A2 true RO128005A2 (ro) | 2012-12-28 |
Family
ID=47504221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201001032A RO128005A2 (ro) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | Nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice, pentru aplicaţii în terapia hipertermică a tumorilor maligne |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO128005A2 (ro) |
-
2010
- 2010-10-29 RO ROA201001032A patent/RO128005A2/ro unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Exceptionally high saturation magnetic flux density and ultralow coercivity via an amorphous–nanocrystalline transitional microstructure in an FeCo‐based alloy | |
| Talaat et al. | Ferromagnetic glass-coated microwires with good heating properties for magnetic hyperthermia | |
| Riedinger et al. | Subnanometer local temperature probing and remotely controlled drug release based on azo-functionalized iron oxide nanoparticles | |
| Kowalik et al. | Yttrium-doped iron oxide nanoparticles for magnetic hyperthermia applications | |
| Drake et al. | Gd-doped iron-oxide nanoparticles for tumour therapy via magnetic field hyperthermia | |
| Prasad et al. | Bi-functional properties of Fe 3 O 4@ YPO 4: Eu hybrid nanoparticles: hyperthermia application | |
| Blanco-Andújar et al. | High performance multi-core iron oxide nanoparticles for magnetic hyperthermia: microwave synthesis, and the role of core-to-core interactions | |
| Vinicius-Araujo et al. | Zn x Mn1–X Fe2O4@ SiO2: z Nd3+ core–shell nanoparticles for low-field magnetic hyperthermia and enhanced photothermal therapy with the potential for nanothermometry | |
| Ansari et al. | Effect of R3+ (R= Pr, Nd, Eu and Gd) substitution on the structural, electrical, magnetic and optical properties of Mn-ferrite nanoparticles | |
| Park et al. | Graphite-coated magnetic nanoparticles as multimodal imaging probes and cooperative therapeutic agents for tumor cells | |
| CN102179005A (zh) | 基于复合磁场的磁性纳米颗粒磁感应热聚焦系统 | |
| Li et al. | Improvement of soft magnetic properties for distinctly high Fe content amorphous alloys via longitudinal magnetic field annealing | |
| ES2320837A1 (es) | Dispositivo de hipertermia y su utilizacion con nanoparticulas. | |
| Haghniaz et al. | Temperature-dependent and time-dependent effects of hyperthermia mediated by dextran-coated La0. 7Sr0. 3MnO3: in vitro studies | |
| Barati et al. | Extraordinary induction heating effect near the first order Curie transition | |
| Liu et al. | Nanothermometry for cellular temperature monitoring and disease diagnostics | |
| Tonthat et al. | Thermosensitive ferromagnetic implant for hyperthermia using a mixture of magnetic micro-/nanoparticles | |
| CN202105321U (zh) | 基于复合磁场的磁性纳米颗粒磁感应热聚焦系统 | |
| Patel et al. | In vitro evaluation of magnetic fluid hyperthermia therapy on breast cancer cells using monodispersed Mn0. 5Zn0. 5Fe2O4 nanoflowers | |
| Al-Areqi et al. | Synthesis of zinc ferrite particles with high saturation magnetization for magnetic induction hyperthermia | |
| Dirba et al. | Evaluation of Fe-nitrides,-borides and-carbides for enhanced magnetic fluid hyperthermia with experimental study of α ″-Fe16N2 and ϵ-Fe3N nanoparticles | |
| RO128005A2 (ro) | Nanoparticule de oxizi de vanadiu dopate cu metale magnetice, pentru aplicaţii în terapia hipertermică a tumorilor maligne | |
| Naresh et al. | Synthesis, characterization and effect of dopant on magnetic hyperthermic efficacy of Gd2O3 nanoparticles | |
| Nordin et al. | Characterisation of sol–gel method synthesised MgZnFe2 O4 nanoparticles and its cytotoxic effects on breast cancer cell line, MDA MB‐231 in vitro | |
| Shaw et al. | Mesoporous Fe3O4 nanoparticle: a prospective nano heat generator for thermo-therapeutic cancer treatment modality |