Ученые из Университета ИТМО создали 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.
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».
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.
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.
(автор Анастасия Комарова)