The need to develop a surgical instrument that can most effectively and minimally invasively remove a malignant tumor, and distinguish and destroy only tumor cells without damaging the normal cells of healthy tissue surrounding the tumor is being considered. To achieve this goal, it is proposed to use nanodiscs with special magnetic, electronic and optical properties. Nanodiscs modified with recognition ligands (aptamers) are able to bind to tumor cells and destroy them under the influence of a weak, nonheating alternating magnetic field. This allows for effective tumor destruction while minimizing the impact on surrounding healthy tissue.

Наночастицы благодаря уникальным свойствам и способности к модификациям способствуют развитию новых методов противоопухолевой терапии. Данное исследование посвящено методу магнитодинамической нанотерапии опухоли аденокарциноми Эрлиха, основанной на применении функционализированных ДНК-аптамерами магнитных наночастиц, управляемых низкочастотным переменным электромагнитным полем. В ходе экспериментов в условиях in vitro и in vivo было показано, что функционализированные магнитные наночастицы, управляемые переменным магнитным полем, вызывают некротическую гибель опухолевых клеток. Таким образом, магнитодинамическая терапия представляет собой уникальную технологию адресной хирургии опухоли на уровне одной клетки.

Разработан метод окрашивания гистологических срезов рака легких с помощью аптамеров. Разработан метод выявления циркулирующих опухолевых клеток, циркулирующих опухолевых микроэмболов и апоптотических телец в крови больных. Показано, что чувствительность, специфичность и диагностическая точность выявления рака легкого с помощью аптамеров LC17, LC-2114, LC-224, LC-29, LC-2107, LC-2108 с использованием флуоресцентной микроскопии легких составили 78,95%, 82,35% и 80,56%, соответственно. Содержание циркулирующих опухолевых клеток и их производных в крови больных раком легкого зависит от распространенности опухолевого процесса. Разработан метод визуализации злокачественных очагов в макропрепарате легкого после оперативного вмешательства с использованием хирургического флуоресцентного микроскопа.

The resonance motion of the magnetization of thin cylindrical and parallelepiped micro- and nanodots has been studied theoretically and experimentally. Analytical expressions for the external-field dependence of the resonance frequency of the vortex-structure oscillations have been derived taking into account the inertial and damping coefficients. The external-field dependence of the damping parameter has been found theoretically. The influence of the effective mass of a magnetic vortex on its low-frequency dynamics has been discussed.

The lift of the degeneracy of the resonance frequency of motion of the core of a magnetic vortex in a square array of nanodots has been experimentally detected. The appearance of a frequency multiplet has been theoretically explained. It has been shown that a reason for the lift of degeneracy can be the magnetostatic interaction between nanodots.

В последнее время появились новые возможности использования одноцепочечных ДНК и РНК в качестве терапевтических средств. Олигонуклеотиды, которые, благодаря своей строго определенной третичной структуре и пространственному распределению зарядов, с высокой аффинностью и специфичностью связываются со своими мишенями, получили название аптамеров. Аптамеры могут быть подобраны к любым молекулам, вирусным частицам, бактериям, клеткам и тканям, они имеют широкий спектр применения от идентификации мишени до доставки к ней лекарственных препаратов. Сами аптамеры могут влиять на различные клеточные функции, воздействуя на определенные белки и рецепторы. В настоящей работе показана принципиальная возможность селекции аптамеров, проявляющих противоопухолевую активность в культурах опухолевых клеток, и идентификации их белковых мишеней с помощью масс-спектрометрического анализа. Так, полученный в ходе селекции аптамер AS-14 (Kd = 3.8 нМ) был способен вызывать апоптоз (транслокацию фосфатидилсерина, определенную с помощью Annexin V Alexa Fluor 488), а AS-9 (Kd = 0.75 нМ) останавливал пролиферацию (установлено с помощью CellTraceTM Far Red DDAO-SE) в культуре клеток асцитной карциномы Эрлиха. С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии высокого разрешения идентифицированы белки, на которые воздействуют аптамеры AS-14 и AS-9. Одной из вероятных мишеней AS-14 оказался филамин-А, вовлеченный в пролиферацию опухолевых клеток, образование метастазов и прогрессию опухолей. Аптамер AS-9, как следует из данных масс-спектрометрического анализа, взаимодействует с -субъединицей митохондриальной АТР-синтазы, ключевого компонента системы окислительного фосфорилирования митохондрий, стимуляция которой приводит к подавлению опухолевого роста. Таким образом, данные масс-спектрометрии подтверждают результаты, согласно которым аптамеры, связываясь с определенными белковыми мишенями, приводят к апоптозу и остановке пролиферации опухолевых клеток. Однако механизмы действия аптамеров in vitro и их возможные эффекты in vivo до конца не ясны и нуждаются в дальнейшем изучении. Результаты нашей работы открывают новые возможности для создания на основе ДНК-аптамеров нетоксичных препаратов для адресной терапии онкологических заболеваний.

The effect of viscous friction at the boundary between the plasma sheet and the solar wind on electric field generation in the plasma sheet is estimated. The boundary layer is modeled by a viscous layer with two mixing plasma flows. The distribution of the flow velocity in the inner parts of the plasma sheet outside the boundary layer is specified on the basis of experimental data. The calculated distribution of the electric potential in the plasma sheet and at the magnetopause is projected along magnetic lines onto the ionosphere. It has been indicated that, within the scope of the adopted model, viscous friction on the magnetotail flanks for an effective Reynolds number of Re = 3 x 10(3) results in an increase in the potential across the polar cap from 11 to 18 kV. In this case the maximum and minimum of the electric potential at the polar cap boundary are shifted from the nightside to the dayside. It is emphasized that the total distribution of the electric potential in the polar cap under quiet conditions results from the operation of several mechanisms of electric field generation.