Учёные химического факультета МГУ совместно с исследователями из НИТУ «МИСиС» разработали новый доступный метод синтеза магнитных наночастиц оксида железа определённого размера. Такие частицы можно использовать для диагностики и лечения онкологических заболеваний.
С уменьшением размера частиц вещества до сотен и даже десятков нанометров в них сильно возрастает доля поверхностных атомов, обладающих высокой энергией. Увеличенная доля поверхностной энергии меняет химические и физические свойства материала и открывает новые направления для применения нанотехнологий, что не может не привлекать учёных.
Магнитные наночастицы обладают большим потенциалом с точки зрения медицины и биологии. Наночастицы определённого размера могут избирательно накапливаться в сосудах опухолевых тканей. Поры сосудов, питающих опухоль, значительно больше пор здоровых сосудов, поэтому наночастицы могут в них «проваливаться» и накапливаться непосредственно в опухоли. При помощи магнитно-резонансной томографии можно увидеть скопления наночастиц и оценить размер и другие характеристики раковых опухолей.
Не менее важна возможность онкотерапии с помощью магнитных нанокластеров. В переменном высокочастотном магнитном поле наномагниты поглощают его энергию, которую затем преобразуют в тепло в процессе релаксации. В результате возникает локальное нагревание (до 42—47 °С), абсолютно губительное для раковых клеток. Здоровые клетки при этом перегреву не подвергаются просто из-за отсутствия «нагревающих центров». Такой метод терапии получил название «гипертермия при помощи высокочастотного магнитного поля».
Как утверждают авторы работы, сборка отдельных наночастиц в кластеры придаёт им уникальные физические и химические свойства. С одной стороны, такие нанокластеры можно рассматривать как индивидуальные нанообъекты, а с другой — их свойства обусловлены вкладом каждой отдельной наночастицы.
Сотрудники химического факультета МГУ и лаборатории «Биомедицинские материалы» НИТУ «МИСиС» разработали абсолютно новый способ синтеза магнитных наночастиц, основанный на использовании различных органических кислот. Учёными были проведены исследования структуры, фазового состава и магнитных свойств полученных уникальных образцов.
Относительно простой способ синтеза наночастиц заключается в термическом разложении комплексов иона железа (III) с органическими кислотами. Варьируя природу органической кислоты — концентрации исходных растворов и температуру — исследователи и получают нанокластеры необходимой формы и размера.
Как поясняет один из авторов работы, доктор химических наук, профессор кафедры органической химии химического факультета МГУ Елена Белоглазкина, «циклокарбоновые кислоты относятся к поверхностно-активным веществам, которые специфически адсорбируются (собираются) на гранях растущих кристаллов, в результате чего, применяя ту или иную кислоту, можно получить кластер определённой — нужной — формы и размера».
Синтезированные нанокластеры показали высокие значения Т2-релаксивности, что говорит об их потенциальной эффективности при применении в магнитно-резонансной томографии в качестве контрастных агентов.
Алексей Никитин, инженер лаборатории «Биомедицинские Наноматериалы» НИТУ «МИСиС», добавляет: «Синтезированные нанокластеры обладали высоким значением магнитного насыщения. Чем выше магнитное насыщение вещества, тем меньше должно быть приложенное магнитное поле для намагничивания частиц».
Результаты исследования учёных опубликованы в журнале Langmuir.
