Российские ученые создали новую гибридную структуру из наночастиц магнетита и оболочки из гуминовых молекул. Новый материал биосовместим, благодаря этому его можно будет применять для магнитной диагностики и высокотемпературной терапии онкозаболеваний. Также исследователи предложили новый подход к синтезу, который позволит упростить производство.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.

На сегодняшний день один из эффективнейших способов диагностики онкозаболеваний на ранней стадии — это магнитно-резонансная томография. Для повышения точности метода в организм может вводиться специальный контрастный магнитный агент. Этот же самый агент можно в дальнейшем использовать в терапии — под воздействием высоких температур частицы будут нагреваться и разрушать раковые клетки.

Коллектив ученых НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН и Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН предложил гибрид магнитной наночастицы магнетита (Fe₃O₄) и гуминовых молекул. Так как оксид железа токсичен для организма человека, его необходимо стабилизировать биосовместимой оболочкой, в качестве которой были использованы высокомолекулярные гуминовые соединения, образующиеся в процессе разложения органических веществ.

«В данной работе было показано, что при использовании микроволнового нагрева реакционной смеси наночастицы отличаются большей монодисперсностью. Также мы установили, что протокол введения стабилизатора существенно меняет свойства нанопорошков. Полученные образцы отличаются суперпарамагнитными свойствами с намагниченностью насыщения, характерной для объемных наночастиц большего размера. Они очень стабильны в модельных растворах для внутривенного вливания, что делает их хорошими кандидатами для биомедицинских приложений in vivo, например для доставки лекарств, гипертермии и так далее», — рассказывает первый автор работы, ведущий инженер лаборатории нанохимии и экологии НИТУ «МИСиС» Егор Костюхин.

Ученые также продемонстрировали, что использование нетрадиционного микроволнового подхода к нагреву реакционной смеси значительно улучшает морфологические свойства наночастиц магнетита. Важной особенностью данной работы стал так называемый «однореакторный подход», в результате которого значительно сократилось время синтеза, а его методология стала проще. Полученные результаты будут полезны для исследователей, которые ищут подходящую стратегию и условия синтеза гидрофильных магнитных наночастиц с определенными физическими свойствами.