Ученые разработали биосовместимые фотонные магнитные кристаллы для медицинских применений

Ученые из Университета ИТМО разработали новый способ получения магнитных фотонных нанокристаллов с низкой токсичностью, расширив потенциал применения таких структур от преимущественно фотоники до биомедицины. Нанокристаллы, полученные таким путем, можно будет в дальнейшем использовать при создании препаратов для борьбы с тромбозом или раком молочной железы. Результаты были опубликованы в Scientific reports.

Магнитные фотонные кристаллы – это структуры, способные выборочно отражать свет определенной длины волны при воздействии магнитного поля. Они широко применяются в фотонике, например, для создания оптических волокон и светофильтров. Несмотря на перспективы применения таких материалов, имеются проблемы, связанные с их синтезом: в частности, использование сложного оборудования, высоких температуры и давления, а также токсичных реагентов.

Сотрудники международной лаборатории SCAMT Университета ИТМО совместно с коллегами из ЛЭТИ и НМИЦ онкологии им. Блохина предложили простой и экономичный способ, позволяющий получать такие кристаллы без использования специального оборудования и токсичных веществ. В основе метода лежит контролируемая дестабилизация коллоидного раствора магнитных наночастиц для получения более крупных комплексов – нанокристаллов. При этом используются только биосовместимые вещества, имеющие долгую историю применения в медицине: глицерин и лимонная кислота. Получаемые нанокристаллы имеют одинаковый размер, высокую стабильность и способны под действием магнитного поля собираться в периодические структуры. Благодаря этим свойствам можно выбирать длину волны света, отражаемого такими нанокристаллами, и тем самым влиять на цвет системы, что важно при создании оптических волокон для различных датчиков, систем связи и навигации.

Магнитные фотонные кристаллы
Магнитные фотонные кристаллы

Нанокристаллы, полученные новым способом, можно применять также в биомедицине для адресной доставки лекарств.

«Наш метод применим в разных областях в отличие от альтернатив, применимых в основном только для оптики. Благодаря мягким условиям синтеза мы можем модифицировать подход так, чтобы в процессе формирования в нанокристаллы включались лекарственные соединения, ‒ рассказывает Андрей Дроздов, сотрудник лаборатории SCAMT. – Сейчас мы занимаемся разработкой лекарственных препаратов для борьбы с тромбозом и раком молочной железы. Поскольку в синтезе мы не используем токсичные реагенты, созданные таким путем препараты можно вводить в организм. Когда они окажутся в нужном органе или ткани, мы при помощи магнитного поля можем разрушить нанокристаллы, обеспечивая точную адресную доставку лекарств».

Андрей Дроздов
Андрей Дроздов

Еще одно выгодное отличие предложенного метода в том, что он универсален. Контролируемой дестабилизацией можно получать нанокристаллы из разнообразных материалов или их смесей.

«В этой работе мы использовали магнетит ‒ оксид железа с сильными магнитными свойствами. Но если добавить к нему оксиды других металлов, мы сможем получить гибридные кристаллы с новыми полезными характеристиками, которых было бы не достичь уже известными способами», ‒ объясняет Андрей Дроздов.

Лаборатория SCAMT
Лаборатория SCAMT

Статья: The controllable destabilization route for synthesis of low cytotoxic magnetic nanospheres with photonic response. Y. I. Andreeva, A. S. Drozdov et al. Scientific reports Sep. 12, 2017.

Центр научной коммуникации
Архив по годам:
Пресс-служба