Ученые создали стабильную магнитную жидкость на воде с наночастицами оксидов железа и кобальта. В магнитном поле она быстро нагревается и ускоряет химические реакции, как природный фермент — пероксидаза. Это позволяет использовать ее для точечного разрушения раковых клеток и в диагностике.
Магнитные жидкости уже применяют в медицине: их направляют к опухолям для доставки лекарств или нагрева. Но частицы часто слипаются, поэтому их покрывают химикатами, которые делают их токсичными. Как сообщила пресс-служба РНФ порталу Наука Mail, новая разработка — стабильные и чистые наночастицы без вредных добавок — решает эту проблему. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) и Федеральной территории «Сириус», опубликованы в журнале Surfaces and Interfaces.
Ученые из Научно-технологического университета «Сириус» совместно с коллегами из Москвы и Скопье (Македония) разработали метод получения нетоксичных магнитных двухкомпонентных жидкостей на основе воды и «чистых» наночастиц из оксидов кобальта и железа без добавления каких-либо стабилизирующих агентов, полимеров или кислот.
Авторы разработали новую методику получения этого материала: меняя соотношение компонентов и подбирая оптимальные условия протекания процессов, исследователи улучшили классическую технологию, при которой соли железа и кобальта смешивают с раствором аммиака для формирования наночастиц феррита кобальта. При этом для получения качественных коллоидных систем и снижения количества посторонних примесей ученые использовали ультразвуковое облучение.
Наиболее стабильные растворы получались, когда кобальта в наночастицах было в 2,3−9 раз меньше, чем железа. Если количество кобальта сильно сокращали (вплоть до полного отсутствия этого элемента), наночастицы начинали слипаться. Это объясняется тем, что на поверхности частиц кобальт взаимодействует с водой и формирует оболочку, которая заставляет их отталкиваться друг от друга и предотвращает слипание. При этом, благодаря отсутствию посторонних примесей, такие системы можно широко применять в современном химическом и наноинжиниринге для получения функциональных наносистем.
Ученые выяснили, что жидкости с наночастицами, в которых железа в 6,5−9 раз больше, чем кобальта, лучше всего нагреваются в магнитном поле — это эффективно для борьбы с опухолями. При этом частицы с высоким содержанием кобальта ускоряют реакции с перекисью, как природные ферменты-пероксидазы, что полезно для создания точных тестов на онкологические и инфекционные заболевания.
Несмотря на то, что схожих магнитных материалов существует великое множество, наш отличается простотой химического состава, благодаря которому с ним легко работать, особенно тогда, когда какие-либо примеси могут мешать. Например, это важно при разработках, связанных с различными биомедицинскими задачами, при нанесении тонких неорганических пленок или покрытий. Разработанный нами материал будет, конечно, в первую очередь интересен другим ученым и профессионалам, занятым в химическом инжиниринге, материаловедении и нанотехнологиях. Подобные высокостабильные растворы наночастиц можно использовать для замены дорогостоящих ферментов при создании биосенсоров или контрастных агентов для МРТ, а также в разработке приборов и систем, где нужны тонкие магнитные слои. Поскольку подобный материал был описан впервые, в дальнейшем мы планируем исследовать возможность его применения для создания печатных биосенсоров, систем диагностики и терапии, а также магнитных катализаторов.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что найден способ по-новому производить наночастицы для МРТ и радиотерапии.