Magnetic polymer capsules for biomedical applications.

Biopolimerowe nośniki sterowalne magnetycznie, do których należą biopolimerowe kapsuły oparte na ciekłych olejowych rdzeniach mogą stanowić innowacyjne podejście w rozwiązywaniu ograniczeń w dziedzinie biomedycyny. Opisywane układy mają za zadanie chronić zawartą w nich substancję czynną i zapewnić, pod wpływem odpowiedniego zewnętrznego pola magnetycznego kontrolowane uwolnienie w organizmie w miejscu do tego przeznaczonym.Budowa nośnika oparta jest o strukturę typu olejowy rdzeń – polimerowa powłoka stabilizująca. Ponadto, dzięki obecności ładunku na powierzchni kapsuły, poprzez nakładanie naprzemiennie naładowanych warstw biopolimerów, możliwa jest kontrola zewnętrznego ładunku i rozmiaru całego układu. Tworzone układy swoje właściwości magnetyczne zawdzięczają obecności hydrofobowych superparamagnetycznych nanocząstek tlenków żelaza, otrzymanych metodą termicznej dekompozycji oleinianu żelaza(III) w temperaturze 317°C.Głównym celem przeprowadzonych badań było otrzymanie, optymalizacja procedury tworzenia oraz charakterystyka biopolimerowych kapsuł znakowanych magnetycznie, a także kontrola ładunku całego układu poprzez nałożenie kolejnej, przeciwnie naładowanej warstwy polimeru na powierzchni nośnika. Charakterystyka otrzymanych układów została przeprowadzona poprzez pomiary dynamicznego rozpraszania światła (DLS) i pomiary potencjału Zeta, obrazowanie mikroskopią konfokalną i skaningową transmisyjną mikroskopią elektronową (STEM). Właściwości magnetyczne nanocząstek określono pomiarami magnetometrii z wibrującą próbką (VSM), analiza strukturalna nanocząstek przeprowadzona została dyfraktometrią rentgenowską (XRD), natomiast toksyczność kapsuł względem wybranej linii komórkowej określono przy zastosowaniu testu XTT.

Biopolymer magnetically controllable carriers, which include biopolymer capsules based on liquid oil cores, can be an innovative approach in solving problems of biomedicine. The described systems are designed to protect the active substance contained in them and ensure, under the influence of an appropriate external magnetic field, controlled release in the body in a designated place. Carrier is based on an oil-core structure - a polymer stabilizing coating. In addition, due to the presence of charge on the surface of the capsule, by applying alternately charged layers of biopolymers, it is possible to control the external charge and size of the entire system. The created systems owe their magnetic properties to the presence of hydrophobic superparamagnetic iron oxide nanoparticles, obtained by the thermal decomposition method of iron (III) oleate at 317°C.The main purpose of the research was to obtain, optimize the creation procedure and characterize biopolymer magnetically labeled capsules, as well as control the charge of the entire system by applying another, oppositely charged polymer layer on the surface of the carrier. Characterization of the obtained systems was carried out through measurements of dynamic light scattering (DLS) and measurements of Zeta potential, confocal microscopy and scanning transmission electron microscopy (STEM) imaging. The magnetic properties of nanoparticles were determined by vibrating sample magnetometry (VSM) measurements, the structural analysis of nanoparticles was performed by X-ray diffraction (XRD), while the toxicity of the capsules towards the selected cell line was determined using the XTT test.