Российские ученые совместно с американскими коллегами создали мельчайшие магнитные нанодиски, с помощью которых можно повысить эффективность магнитно-резонансной томографии (МРТ) и других подобных технологий. Одновременно с этим авторы разработали и сверхчувствительный метод регистрации этих наночастиц. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanoscale.

Во многих странах магнитные наночастицы разрешают использовать для внутривенных инъекций человеку. С их помощью улучшают качество изображения опухолей при МРТ. Эти частицы очень чувствительны к магнитным полям и потому их считают перспективным материалом для визуализации опухолей в организме и их лечения, а также направленной доставки лекарств. Ученые из России и США разработали магнитные наноструктуры, которые можно регистрировать с рекордной чувствительностью. Чтобы получать сигнал, достаточно всего нескольких десятков пикограмм (приставка «пико-» означает 10^—12) этих наночастиц.

Для своих исследований авторы использовали железоникелевые диски диаметром порядка микрометра и толщиной порядка нанометра. Такая геометрическая форма приводит к особой структуре магнитных моментов частиц и они приобретают особые свойства. Например, намагниченность таких дисков сильно зависит от даже слабого внешнего магнитного поля. При увеличении внешнего магнитного поля магнитные моменты дисков ориентируются по направлению поля, при его уменьшении восстанавливают начальное распределение, а при смене направления — меняют его на противоположное. За счет этого авторы смогли обнаружить от 39 пикограмм магнитного материала. Исследователи провели подобные эксперименты и с лабораторными животными. Зарегистрировать нанострукутуры удалось и внутри живого организма.

«Мы продемонстрировали интересную особенность таких наноструктур, а именно возможность их регистрации и топографирования, в том числе и в организме животных, с ультравысокой чувствительностью с помощью портативных устройств со сравнительно малыми возбуждающими магнитными полями. Это представляется важным и для обеспечения биомедицинских исследований с применением магнитных нанообъектов», — рассказал один из авторов работы, заведующий лабораторией нанобиотехнологий МФТИ Максим Никитин.

Исследование проводила международная группа ученых из МФТИ, ИОФ РАН, МИСиС и Аргоннской национальной лаборатории (США) при помощи грантов Российского научного фонда (РНФ), Минобрнауки России и Министерства энергетики США.