Магнітокерований нейтронозахватний матеріал

Реферат: Магнітокерований нейтронозахватний матеріал містить залізовмісний компонент, гадолінійвмісний компонент та боровмісний компонент. Містить як залізовмісний компонент магнетит, гадолінійвмісний компонент - оксид гадолінію, а як боровмісний компонент ортотіокарборан. UA 94729 U (54) МАГНІТОКЕРОВАНИЙ НЕЙТРОНОЗАХВАТНИЙ МАТЕРІАЛ UA 94729 U UA 94729 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медицини, а саме до магнітокерованих нейтронозахватних матеріалів, які можуть бути використані для нейтронозахватної терапії онкозахворювань. Розвиток нанотехнологій сприяє створенню новітніх матеріалів, які здатні проходити крізь мембрани судин у пухлинні клітини людини та накопичуватися в них у високій кнонцентрації. Одним з таких матеріалів є ортотіокарборан. Це борорганічна сполука складу В10Н10С2Н2, безбарвна кристалічна речовина зі слабким запахом камфори, з температурою плавлення 287293 ºС Він стійкий до дії сильних кислот і основ, а також окисників, витримує нагрівання до 450 °C. Ортокарборан має структуру майже правильного ікосаедра (грец. eikosi - двадцять, hedra - грань). Це багатогранник, зібраний з двадцяти трикутників і має дванадцять вершин. Основна властивість карборану полягає в тому, що валентні електрони, що зв'язують атоми бору і вуглецю, не належать конкретним атомам, а розподілені по всьому каркасу молекули, тобто, делокалізовані. В даному випадку ароматичність має об'ємну структуру, таким чином, ортокарборан являє собою приклад об'ємної ароматичності. Єдина замкнута електронна система призводить до стабілізації молекули і є причиною високої хімічної стійкості каркасу. Нейтронозахватну терапію застосовують для лікування медикаментозностійких та фотонностійких злоякісних новоутворень різних локалізацій. Ізотопи Gd та В знаходяться у складі хімічних сполук - нейтронозахватних агентів, що мають властивість селективно накопичуватись у патологічних тканинах. Відомий магнітокерований матеріал [Патент РФ № 2088534 МПК B01J 20/06, 1997р], що містить оксид заліза. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналога є залізовмісний компонент. Причини, що перешкоджають аналогу одержанню технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є відсутність нейтронозахватної властивості при наявності магнітних властивостей. 7 Відомий магнітокерований нейтронозахватний матеріал [Патент РФ №2465663, МПК B01J 20/10, 2011 p.], найбільш близький за технічним результатом, який досягається, та сукупністю суттєвих ознак і вибраний нами як найближчий аналог та який містить залізо, гадоліній та боровмісні компоненти. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналога є оксид заліза, гадолінійвмісний та боровмісний компоненти. Причини, що перешкоджають прототипу одержанню технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є недостатні нейтронозахватні властивості. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити такий магнітокерований нейтронозахватний матеріал, який би в результаті наявності компонентів, які заявляються, розширив би його функціональні можливості, тобто поліпшення нейтронозахватних властивостей. Поставлена задача вирішується тим, що магнітокерований нейтронозахватний матеріал який містить залізовмісний компонент, гадолінійвмісний компонент та боровмісний компонент, згідно з корисною моделлю, містить магнетит як залізовмісний компонент, гадолінійвмісний компонент - оксид гадолінію, а як боровмісний компонент - ортотіокарборан при наступному співвідношенні компонентів, у мас. %: магнетит 60-70 оксид гадолінію 28-34 орто-тіокарборан 2-6 Нанокомпозит складу магнетит, гадоліній, opтoтіокарборан має поліпшені властивості нейтронного захвату онкоклітин, який використовується у нейтронозахватній терапії онкозахворювань. Для одержання магнітокерованого нейтронозахватного матеріалу використовували наступні реагенти: Солі заліза: сульфат заліза (II) ГОСТ 4148-78 хлорид заліза (III) ГОСТ 4147-74 гідроксид амонію (25 %) ГОСТ 9-92 нітрат гадолінію Merck Schuchardtohg (Германія) мезо-2,3-димеркаптосукцинова кислота ДМСК) Merck Schuchardtohg (Германія) дипіридилдисульфід Merck Schuchardtohg (Германія) ортотіокарборан Merck Schuchardtohg (Германія) вода дистильована ТУ 6-09-688-63 Магнітокерований нейтронозахватний матеріал робили наступним чином. 1 UA 94729 U 5 Спочатку синтезували нанокомпозит Fе3О4/Gd2О3 шляхом співосадження солей дво- та тривалентного заліза з нітратом гадолінію водним розчином аміаку. Використовували фракцію частинок композиту розміром 10-30 нм. Нанокомпозит Fe3O4/Gd2O3 модифікували ДМСК для одержання суспензії нанокомпозиту Fe3O4/Gd/ДМСК. Іммобілізацію молекул oртотіокарборану на ДМСК покриття здійснювали за реакцією тіолдисульфідного обміну з дипіридилдисульфідом. Піридилдисульфіди вступають у реакцію з вільними сульфогідрильними групами по реакції дисульфідного обміну в широкому спектрі рН з утворенням дисульфідного зв'язку: 10 Fe3O4/Gd/SH + N S S карборан / SH + Fe3O4/GD/S 15 20 25 30 35 40 45 50 Fe3O4/GD/S S N S Fe3O4/GD/S N + N N H S карборан S Реакцію проводили при рН 6-9. Магнітокерований нейтронозахватний матеріал досліджували наступним чином. Кількісний склад та співвідношення Fe/Gd визначали на високошвидкісному атомноеміссійному спектрометрі з індуктивно зв'язаною плазмою Shimadzu ICPE-9000. Зразки готували розчиненням наважок синтезованих нанокомпозитів у 5М НС1 (0,5 мл 5М НСl+1 мл Н2О). Магнітні характеристики нанокомпозитів досліджували за допомогою вібраційного магнітометра. Зразки формували з сухого, розмагніченого матеріалу, як еталонні міри використовували спеціальні нікелеві зразки. Електронну структуру наночастинок досліджували на електронному спектрометрі ЕС-2402 з -7 енергоаналізатором PHOIBOS-100 SPECS (E MgKα = 1253,6 еВ; Ρ = 200 Вт; р = 2•10 Па). Спектрометр оснащений йонною гарматою IQE-11/35 і джерелом повільних електронів FG-15/40 для компенсації зарядів поверхні діелектриків. РФС дослідження магнітокерованого нейтронозахватного матеріалу Fе3О4/ДМСК/карборан показали, у спектрах присутні сигнали від чотирьох нееквівалентних станів іонів сірки. Домінування компоненти в області Eзм=163,7 еВ, що відповідає фрагменту зв'язку -S-S-, свідчить про наявність іммобілізованої сполуки на поверхні нанокомпозиту, модифікованого ДМСК Концентрацію іммобілізованого карборану розраховували з даних спектрофотометричних вимірювань оптичної густини (D) та спектрів поглинання піридилтіону (λ = 343 нм, коефіцієнт -1 -1 екстинкції піридилтіону (ε) = 8080 Μ см ) за допомогою Spectrometer Lambda 35 UV/Vis Perkin Elmer Instruments (Ι = 0,02 ммоль/г). Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами виконання. Приклад 1. У колбу об'ємом 500 мл додавали 12 г сульфату заліза, 24 г хлориду заліза та 3,5 г нітрату гадолінію, потім додавали 500 мл дистильованої води та перемішували. Одержаний розчин фільтрували, нагрівали до 80-90 °C та додавали поступово до надлишку гідроксиду амонію. Одержаний золь осаджували в магнітному полі, промивали дистильованою водою до рН = 7-7,5. Одержали нанокомпозит Fe3O4/ Gd2O3 Далі 3г нанокомпозиту Fe3O4/Gd2O3 модифікували 3г ДМСК у 20 мл диметилсульфоксиду (ДМСО) Реакцію проводили за кімнатної температури протягом 24 годин. Отриману реакційну суміш відцентрифуговували, осад промивали етанолом та дистильованою водою. Додавали 20 мл фосфатного буферу (рН = 7,2) та одержали суспензію нанокомпозиту Fe3O4/ Gd /ДМСК. Приєднання opтoтіокарборану за реакцією тіолдисульфідного обміну відбувалося у два етапи. На першому етапі проводили активацію поверхні наночастинок, вкритих ДМСК з 2,2'дипіридилдисульфідом із утворенням піридилдисульфід-активованого ДМСК покриття. 50 мг наважки дипіридилдисульфіду розчиняли у 10 мл суміші фосфатного буферу (КН 2РО4-13,6 г, NaOH-2,77 г, NaCl-18,2 г на 1 л) та етанолу (2:3). Поступово при перемішуванні додавали 50 мг наважки нанокомпозиту Fe3O4/ Gd /ДМСК. Реакція відбувалася за кімнатної температури протягом 8 годин. Одержаний осад відфільтровували. Осад промивали фосфатним буфером до зникнення жовтого забарвлення в промивних водах. Потім 70 мг карборану додавали до 40 мл суміші фосфатного буферу та етанолу (2:3) і проводили реакцію з активованою поверхнею наночастинок, яка приводить до утворення 2 UA 94729 U 5 10 15 нанокомпозиту складу Fe3O4/Gd/ДМСК/карборан. Реакцію проводили за кімнатної температури протягом 5 годин у динамічному режимі, одержаний нанокомпозит промивали фосфатним буфером. Поставлена задача вирішується (див. приклад 1 таблиці) Приклади 2-3. Робили так, як описано у прикладі 1, змінюючи тільки вміст компонентів. Поставлена задача вирішується (див. приклади 2-3 таблиці). Приклад 4. Робили так, як описано у прикладі 1. Якщо вміст гадолінію та карборану нижче меж, які нами заявляються, задача не вирішується, тому що недоцільно (знижуються нейтронозахватні характеристики). Поставлена задача не вирішується (див. приклад 4 таблиці). Приклад 5. Робили так, як описано у прикладі 1. Вміст компонентів вище меж, які заявляються, недоречно із-за стехіометрії реакції, задача не вирішується, (див. приклад 5таблиці). Приклад 6 - прототип. В. таблиці наведений наступний вміст компонентів у мас. %: залізовмісний компонент 70,99 гадолінійвмісний та боровмісний компоненти 30,0-0,1 Таким чином, магнітокерований нейтронозахватний матеріал, який нами заявляється, дозволяє, не погіршуючи його магнітні властивості, розширити функціональні можливості, тобто поєднання функції нейтронозахватного агента, та магнітокерованого агента доставки до пухлини. Вміст магнітокерованого нейтронозахватного матеріалу та його характеристики Таблиця №№ прикладу 1. 2. 3. 4. 5. 6.-аналог Вміст магнітокерованого нейтронозахватного матеріалу, масс. % Магнетит Оксид гадолінію Карборан 60 34 6 65 31 4 70 28 2 50 53 7 80 15 5 Оксид заліза Борат гадолінію Розмір частинок Намагніченість насичення 12 11 10,5 11 11,5 30 35 40 24 50 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Магнітокерований нейтронозахватний матеріал, що містить залізовмісний компонент, гадолінійвмісний компонент та боровмісний компонент, який відрізняється тим, що він містить магнетит як залізовмісний компонент, гадолінійвмісний компонент - оксид гадолінію, а як боровмісний компонент - ортотіокарборан при наступному співвідношенні компонентів, у мас. %: магнетит 60-70 оксид гадолінію 28-34 ортотіокарборан 2-6. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3