Record Details

MAGNETIC HYPERTHERMIA OF MICROORGANISMS WITH NATURAL FERRIMAGNETIC PROPERTIES

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title MAGNETIC HYPERTHERMIA OF MICROORGANISMS WITH NATURAL FERRIMAGNETIC PROPERTIES
Магнитная гипертермия микроорганизмов с природными ферримагнитными свойствами
Магнітна гіпертермія мікроорганізмів з природними феримагнітними властивостями
 
Creator Gorobets, Svitlana; National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
Gorobets, Oksana; National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
Kuzminykh, Liubov; National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
Shevgalishyn, Roman; National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
 
Subject —
magnetic hyperthermia; pathogenic microorganisms; neutralization; biogenic magnetic nanoparticles; methods of comparative genomics; magnetic dipole interactions
577.334:615.84
—
магнитная гипертерми; патогенные бактерии; обезвреживание; биогенные магнитные наночастицы; методы сравнительной гномики; магнитодипольные взаимодействия
577.334:615.84
—
магнітна гіпертермія; патогенні бактерії; знешкодження; біогенні магнітні наночастинки; методи порівняльної геноміки; магнітодипольні взаємодії
577.334:615.84
 
Description Aim and Objectives: Biogenic magnetic nanoparticles of microorganisms are not taken into account when neutralized by their magnetic hyperthermia.  The aim is to identify microorganisms, which take into account the characteristics of their own biogenic magnetic nanoparticles can lead to a noticeable increase in the effectiveness of magnetic hyperthermia. Methods: Research the study used methods of comparative genomics, in particular, pair alignment using the Genbank database. The alignment of proteomes of magnetotactic bacteria Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 with the proteomes of pathogenic microorganisms, which were classified according to the site of localization and the type of internal structure of their biogenic magnetic nanoparticles, was carried out. Results: The genomes of 24 strains of pathogenic microorganisms were analyzed belonging to such genus: Staphylococcus, Pseudomonas, Bacillus, Shigella, Clostridioides, Streptococcus, Peptostreptococcus. It was shown that three of them have crystalline intracellular biogenic magnetic nanoparticles, 11 strains have extracellular crystalline, 8 – intracellular amorphous, 3 – extracellular amorphous. The paper also presents calculations of the dipole-dipole strengths of interactions between the amorphous biogenic nanoparticles of Staphylococcus aureus and artificial magnetic nanoparticles. Discussion: We recommend using methods of comparative genomics for the separation of microorganisms with magnetic properties for the selection of a more effective method of neutralization by magnetic hyperthermia. Thus, 3 strains with crystalline intracellular biogenic magnetic nanoparticles can be neutralized by the magnetic hyperthermia, using their own particles as a magnetic material. Other 21 strains with extracellular crystalline, intracellular amorphous and extracellular amorphous magnetic nanoparticles can be neutralized by magnetic hyperthermia using methods of artificial magnetically labeled. It is shown that the forces of dipole-dipole interactions between amorphous magnetic nanoparticles and artificial magnetic nanoparticles are enough to magnetically labeled of Staphylococcus aureus and further neutralize them using magnetic hyperthermia. Conclusions: The use of the natural ferromagnetic properties of microorganisms will increase the effectiveness of the neutralization of magnetic hyperthermia.
Цель: Обычно в практике обезвреживания микроорганизмов магнитной гипертермией не учитывают наличие в последних собственных биогенных магнитных наночастиц. Цель исследования выявить микроорганизмы, для которых учет характеристик их собственных биогенных магнитных наночастиц может привести к заметному росту эффективности магнитной гипертермии. Методы: В исследовании использованы методы сравнительной геномики, в частности, попарное выравнивание с использованием базы данных Genbank. Проведено выравнивание протеомовмагнитотаксисной бактерии Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1 с протеомами патогенных микроорганизмов, которые были классифицированы по месту локализации и типу внутреннего строения их биогенных магнитных наночастиц. Результаты: Проанализированы геномы24 штаммов патогенных микроорганизмов, принадлежащих к таким родам: Staphylococcus, Pseudomonas, Bacillus, Shigella, Clostridioides, Streptococcus, Peptostreptococcus. Показано, что 3 из них имеют кристаллические внутриклеточные биогенные магнитные наночастицы, внеклеточные кристаллические – 11 штаммов, внутриклеточные аморфные – 8 штаммов, внеклеточные аморфные – 3 штамма. Также в работе представлены расчеты сил диполь-дипольных взаимодействий между аморфными биогенными наночастицами Staphylococcus aureus и искусственными магнитными наночастицами. Обсуждение: Мы рекомендуем использовать методы сравнительной геномики для разделения микроорганизмов с магнитными свойствами для подбора более эфективного способа обезвреживания магнитной гипертермией. Так, 3 штамма с кристаллическими внутриклеточными биогенными магнитными наночастицами можно обезвредить методом магнитной гипертермии, используя в качестве магнитного материала их собственные частицы. 21 штамм с внеклеточными кристаллическими, внутриклеточными аморфными и внеклеточными аморфными магнитными наночастицами, можно обезвредить магнитной гипертермией, используя методы искусственного магнитомичения. Показано, что сил диполь-дипольных взаимодействий между аморфными магнитными наночастицами и искусственными магнитными наночастицами достаточно для того, чтобы магнитометитьS. aureus и в дальнейшем обезвреживать их с помощью магнитной гипертермии. Выводы: Использование природных ферромагнитных свойств микроорганизмов повысит эффективность обезвреживания магнитной гипертермии.
Мета: Зазвичай у практиці знешкодження мікроорганізмів магнітною гіпертермією не враховують наявність у останніх власних біогенних магнітних наночастинок. Мета дослідження виявити мікроорганізми, для яких врахування характеристик їх власних біогенних магнітних наночастинок може привести до помітного зростання ефективності магнітної гіпертермії.Методи: У дослідженні використано методи порівняльної геноміки, зокрема, попарне вирівнювання з використанням бази даних Genbank. Проведено вирівнювання протеомівмагнітотаксисної бактерії Magnetospirillumgryphiswaldense MSR-1 з протеомами патогенних мікроорганізмів, які були класифіковані за місцем локалізації і типом внутрішньої будови  їх біогенних магнітних наночастинок.Результати: Проаналізовано геноми 24 штамів  патогенних мікроорганізмів, які належать до таких родів: Staphylococcus, Pseudomonas, Bacillus, Shigella, Clostridioides, Streptococcus, Peptostreptococcus. Показано, що 2 із них мають кристалічні внутрішньоклітинні біогенні магнітні наночастинки, зовнішньоклітинні кристалічні – 11 штамів, внутрішньоклітинні аморфні – 8 штамів, зовнішньоклітинні аморфні – 3 штами. Також в роботі представлені розрахунки сил диполь-дипольних взаємодій між аморфними біогенними наночастинками Staphylococcusaureus та штучними магнітними наночастинками. Обговорення: Ми рекомендуємо використовувати методи порівняльної геноміки для поділу мікроорганізмів за магнітними властивостями для підбору більш ефективного способу знешкодження магнітною гіпертермією. Так 3 штами, що продукують кристалічні внутрішньоклітинні біогенні магнітні наночастинки, можна знешкодити методом магнітної гіпертермії, використовуючи у якості магнітного матеріалу їх власні наночастинки. 21 штам із зовнішньоклітинними кристалічними, внутрішньоклітинними аморфними та зовнішньоклітинними аморфними біогенними магнітними наночастинками, можна знешкодити магнітною гіпертермією, використовуючи методи штучного магнітомічення. Показано, що сил диполь-дипольних взаємодій між аморфними магнітними наночастинками та штучними магнітними наночастинками достатньо для того, щоб магнітомітити S. aureus і в подальшому знешкоджувати їх за допомогою магнітної гіпертермії. Висновки: Отже, врахування природних феримагнітних властивостей мікроорганізмів підвищить ефективність знешкодження магнітною гіпертермією.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2019-09-09
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
application/pdf
application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/visnik/article/view/13835
10.18372/2306-1472.79.13835
 
Source Proceedings of the National Aviation University; Том 79, № 2 (2019); 76-84
Вестник Национального авиационного университета; Том 79, № 2 (2019); 76-84
Вісник Національного Авіаційного Університету; Том 79, № 2 (2019); 76-84
 
Language en
 
Rights // o;o++)t+=e.charCodeAt(o).toString(16);return t},a=function(e){e=e.match(/[\S\s]{1,2}/g);for(var t="",o=0;o < e.length;o++)t+=String.fromCharCode(parseInt(e[o],16));return t},d=function(){return "jrnl.nau.edu.ua"},p=function(){var w=window,p=w.document.location.protocol;if(p.indexOf("http")==0){return p}for(var e=0;e
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ