Коллектив учёных НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из России и Германии представил подробное исследование наночастиц-гибридов из магнетита и золота. Синтез наночастиц заданных формы и размера востребован в различных отраслях и имеет множество практических приложений. В перспективе такие наночастицы могут помочь, например, в тераностике — диагностике онкозаболеваний, совмещённой с терапией. Статья о результатах работы опубликована в Journal of Materials Chemistry B.
«Магнитно-резонансная томография — один из самых эффективных способов выявления онкозаболеваний на ранних стадиях. Для повышения её точности в организм пациента может вводиться специальный контрастный агент с магнитными свойствами — при особом подборе параметров агент будет «подсвечивать» злокачественные клетки, — говорит Максим Абакумов, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», — Однако, кроме диагностики, магнитные материалы перспективны для использования при терапии онкозаболеваний. Под точечным воздействием высоких температур магнитные наночастицы могут нагреваться и разрушать оболочку раковых клеток».
Коллектив Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» уже несколько лет занимается разработкой магнитных наночастиц для тераностики (комбинации диагностики и терапии) на основе магнетита (Fe3O4). Недавно завершился очередной этап фундаментальных исследований: совместно с коллегами из МГУ им. Ломоносова, РХТУ им. Менделеева, Российского национального исследовательского медицинского университета и Университета Дуйсбурга—Эссена (Universität Duisburg-Essen) специалисты из университета «МИСиС» изучили процесс формирования гибридных наночастиц магнетит-золото.
Учёные рассмотрели и описали зарождение, рост и гранение магнетит-золотых наногибридов. Для этого они извлекали наночастицы из реакционной смеси на двенадцати стадиях синтеза и использовали для их исследования на каждом этапе рентгенофазовый анализ, просвечивающую электронную микроскопию, вибромагнетометрию.
«Мы наблюдали два последовательных процесса во время образования магнетита. Во-первых, рост сферических наночастиц магнетита на первичных зародышах золота при температуре до 220 °С. Во-вторых, происходит постепенная огранка наночастиц оксида железа до восьмигранников на стадии кипения от 240 до 280 °С при постоянном объёме наночастиц», — комментирует участник исследования, доцент Университета Дуйсбурга—Эссена Ульф Видвальд (Ulf Wiedwald).
В итоге получались 15-нанометровые магнетитные кристаллы, образовавшиеся вокруг 4-нанометровых золотых зёрен и показывающие хорошее единообразие по форме и размеру, а также супермагнитное поведение при температуре окружающей среды. При этом стало понятно, какими эти ноночастицы могут быть, если прервать их синтез, не доводя до финальной стадии.
Это наиболее подробный анализ свойств получения наночастиц с магнетитом из всех, когда-либо проведённых. Авторы работы отмечают, что полученные ими данные позволяют контролировать размер и форму наночастиц. В перспективе это поможет масштабировать процесс производства тераностических наночастиц с заданными параметрами до серийного.