Сотрудники химического факультета МГУ совместно с учеными из НИТУ МИСИС разработали одностадийный метод синтеза магнитных наночастиц оксида железа, которые можно использовать для диагностики и терапии онкологических заболеваний. Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Langmuir.
Атомы на поверхности любого вещества обладают большей энергией, чем атомы внутри объема (во-первых, им нужно преодолеть силы межмолекулярного притяжениях, находясь в глубине, во-вторых, добраться до поверхности). С уменьшением размера частиц вещества до нанометров, автоматически увеличивается доля поверхностных атомов, соответственно, доля поверхностной энергии, которая сильно влияет на изменение физико-химических свойств материала. Ими-то и заинтересовались ученые.
Например, магнитные наночастицы имеют обыкновение скапливаться в опухолевых сосудах, свободно проходя через здоровые ткани. Поэтому с помощью магнитно-резонансной томографии можно определять, где велика доля наночастиц, детектировать наличие и развитие злокачественных опухолей.
Кроме того, в переменном магнитном поле наночастицы парамагнетика (вещество, которое намагничивается в направлении внешнего магнитного поля) колеблются и «трутся» об окружающие молекулы – возникает локально нагревание до 40-42 °С. Незначительное повышение не опасно для здоровых клеток, а вот для раковых – губительно. Метод терапии, открытый на основе этого свойства, называется гипотермия высокочастотного магнитного поля.
Небольшое «Но!» при синтезе наночастиц – любое вещество стремится уменьшить свою поверхностную энергию, поэтому наночастицы активно соединяются, уменьшая суммарную площадь поверхности. Чтобы это предотвратить, в раствор вводят органические кислоты, которые там благополучно диссоциируют. Отрицательно заряженные ионы покрывают частицы вещества и вот, благодаря силам отталкивания, те уже не могут сильно сблизиться.
Так ученые с помощью серосодержащих карбоновых кислот получили наночастицы оксида железа. Как поясняет один из авторов работы, доктор химических наук, профессор Елена Белоглазкина, сульфокислоты выигрывают у обычных карбоновых кислот в качестве модификатора наночастиц, поскольку между атомами железа и серы образуется крепкая ковалентная связь.
Исследования магнитных свойств показали, что наночастицы железа обладают большим магнитным насыщением. Суть этого показателя – чем больше магнитное насыщение, тем меньше магнитное поле нужно создать для намагничивания вещества.