Красноярские ученые синтезировали гибридные наночастицы на основе феррита кобальта и золота. Новые частицы менее токсичны и дорогостоящи, могут потенциально применяться в медицине для адресной доставки лекарств и магнитной терапии. Результаты исследования опубликованы в журнале Metals.

Гибридные наночастицы – перспективный объект для применения в наномедицине. Однако для их эффективного и повсеместного использования необходимо решить несколько серьезных проблем, в частности удостовериться в безопасности наночастиц для организма и снизить стоимость синтеза.

Коллектив красноярских ученых, в состав которого вошли исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», синтезировал новые гибридные магнитные наночастицы на основе феррита кобальта и нанокластеров золота. Материал обладает стабильными магнитными свойствами, при этом менее токсичен, чем исходные непокрытые магнитные ядра феррита кобальта.

Синтез наночастиц феррита кобальта и восстановление золота на поверхности производились по оригинальным методикам. Для получения магнитных ядер красноярские ученые использовали анионообменную смолу. Исследователи отметили, что такой синтез проводится в легко контролируемых стационарных условиях и позволяет получать однородные наночастицы с одинаковым размером и морфологией. Немаловажным является и то, что этот способ исключает использование дорогостоящего оборудования и многократных промывки и очистки.

После осаждения золота с помощью аминокислоты метионина ученые обнаружили, что на поверхности магнитных ядер из феррита кобальта отчетливо наблюдались нанокластеры золота. Их размер незначительно увеличивался с возрастанием количества циклов осаждения. Полученные гибридные наночастицы обладали типичным ферримагнитным поведением. При этом их токсичность значительно уменьшилась по сравнению с обычными наночастицами феррита кобальта.

Эффект был проверен на хлорелле обыкновенной, виде одноклеточных зеленых водорослей, который часто используется для определения токсичности. Выживаемость тест-культуры в среде гибридных наночастиц была почти в два раза выше, чем в среде наночастиц феррита кобальта. Ученые предполагают, что это может быть связано не только с наличием нанокластеров золота на поверхности феррита кобальта, но и с использованной при восстановлении золота аминокислотой – метионином.

«Несмотря на то что золотая оболочка не покрывает ядро полностью, токсичность гибридных наночастиц снижается даже после одного цикла осаждения драгоценного металла. Кроме того, полученный наноматериал демонстрирует хорошие ферримагнитные свойства, он может быстро нагреваться под воздействием магнитного поля. Мы считаем, что эта особенность в сочетании с низкой токсичностью делает гибридные наночастицы подходящими кандидатами для применения в биомедицинских целях, таких как магнитная гипертермия, фототермическая терапия, доставка лекарств, биоимиджинг и биосенсорика. Вдобавок с помощью внешнего магнитного поля такие частицы могут быть легко направлены к определенным органам и тканям вместе с прикрепленными к их поверхности молекулами лекарственного средства. Еще одно преимущество – гибридный материал имеет более высокую эффективность и более низкую стоимость по сравнению с золотыми наночастицами, а потому может представлять интерес как катализатор», – рассказала Светлана Сайкова, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН, профессор Сибирского федерального университета.