Андрей Сыбачин (слева) и Василий Спиридонов (справа)
Коллектив ученых с кафедр радиохимии и высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ предложил метод ультразвуковой обработки для получения магнитных металлоорганических каркасов на основе альгината натрия. Полученные структуры – перспективные магнитные носители для систем гипертермии и доставки лекарств благодаря стабилизации магнитных наночастиц оксида железа. Характеристики и свойства материалов изучили коллеги с кафедры радиохимии и физического факультета МГУ. Результаты исследований опубликованы в Mendeleev Communications.
Одной из главных тенденций современной биомедицины стало использование наночастиц для различных методов диагностики (к примеру, МРТ), в системах адресной доставки лекарств, а также для гипертермии — метода лечения онкологических заболеваний путем нагревания отдельных участков тела. Наибольшую популярность обрели наночастицы маггемита на основе оксида железа (III) – они не только безопасны для человека, но и обладают магнитными свойствами. Особенность позволяет управлять ими, настраивать и детектировать их с помощью внешнего магнитного поля.
Для практического применения первое и главное требование ко всем наночастицам — стабильность. Однако зачастую из-за тех же магнитных и гидрофобных свойств наночастицы подвержены агрегации, и, как следствие, потере их уникальных свойств. В качестве одного из способов стабилизировать магнитные наночастицы ученые предложили поместить их в полимерный "каркас" на основе природных соединений. Научный коллектив кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ под руководством с.н.с., к.х.н. Василия Спиридонова уже не первый год создает композиты, представляющие собой наночастицы в полимерной матрице, а коллеги с кафедры радиохимии и физического факультета помогают изучать свойства полученных материалов. "Именно специфика строения наночастиц привела к созданию научной группы, разнообразной по научным интересам, -- отмечает Василий Спиридонов. -- Подтверждение природы неорганической компоненты после получения конечного вещества невозможно без привлечения метода Мёссбауровской спектроскопии, а магнитные характеристики исследованы группой сотрудников кафедры магнетизма. Особенно хочется отметить, что подобное сотрудничество наших научных групп продолжается уже более 15 лет".
В качестве основы для создания полимерного материала ученые выбрали альгинаты – производные альгиновой кислоты, содержащейся в бурых и красных водорослях. Они обладают высокой растворимостью, биосовместимостью и способностью разлагаться. Сочетание этих качеств и магнитных свойств наночастиц делает полученный металлоорганический каркас идельно подходящим под выбранные задачи.
Композиты синтезируются с помощью ультразвуковой обработки. Этот метод часто использовался ранее, но при работе с полимерами и наночастицами возникали определенные нюансы: "Природа используемой полимерной матрицы оказывает существенное влияние на размер стабилизируемых наночастиц, формирующихся в процессе обработки ультразвуком -- рассказывает один из авторов работы, с.н.с., к.х.н. Андрей Сыбачин. -- В свою очередь, неправильный размер может привести к потере магнитных свойств или формированию ассоциатов из наночастиц, которые теряют свои свойства как нанообъекты. Поэтому в ходе экспериментов мы оценивали потенциальную возможность получения таких нанокомпозитов данным методом. Поскольку результат был успешным, исследование свойств получившейся композитной конструкции позволяет нам использовать полученные данные в дальнейшем".
Ученые планируют продолжить работу не только над получением новых композитных материалов, но и над регулированием их параметров – например, содержание магнитной компоненты. Для этого исследователи разрабатывают методы получения подобных соединений без ультразвука, путём непосредственного синтеза наночастиц в присутствии полимерной матрицы. Отдельно следует отметить, что регулируемый синтез планируется осуществлять при комнатной температуре. Также в планах провести исследования, которые ответят на вопросы о структуре получаемых нанокомпозитов и дадут более четкое представление о возможностях применения материалов.
Ссылка на статью:
Vasily V.Spiridonova, Mikhail I.Afanasov, Lyudmila A.Makarova, Andrey V.Sybachin, Alexander A.Yaroslavov
Mendeleev Communications Volume 31, Issue 3, May–June 2021, Pages 412-414
Автор фото: Юлия Чернова/пресс-служба химического факультета МГУ