Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) совместно с исследователями из Бангладешского инженерно-технического университета и другими коллегами опубликовали статью, в которой рассказали о новом способе получения магнитных наночастиц. В настоящее время они используются в биомедицине, магнитно-резонансной томографии, системах хранения данных, технологиях восстановления окружающей среды, магнитоуправляемых жидкостях, различных детекторах и системах иммуноанализа.
Создание наноматериалов — активно развивающееся направление. Как и любая другая отрасль, она стремится быть ближе к природе. Ученые разрабатывают экологически чистые способы получения наноматериалов — так называемый «зеленый» синтез, который предполагает использование растительных экстрактов.
Однако вещества, содержащиеся в природных материалах, часто нестабильны и быстро вступают в окислительно-восстановительные реакции с компонентами окружающей среды. Это приводит к необходимости искать подходящие стабилизаторы — крайне важные вещества для вновь синтезированных наночастиц, — что и стало одной из целей исследования ученых УрФУ.
Для синтеза частиц оксида железа (они более стабильны, чем чисто металлические) были выбраны такие неорганические вещества, как хлорид железа и гидроксид натрия. Также ученые использовали экстракт листьев ипомеи водяной (Ipomoea aquatica) — растения из семейства вьюнковых — в качестве стабилизатора и восстанавливающего агента, который позволяет избежать слипания частиц и поддерживать их малый размер.
«Подробное изучение основных свойств полученных наночастиц показало, что они соответствуют всем стандартам, существующим для частиц данного типа. Однако новая методика предполагает использование растительного сырья, что делает ее экологически чистой», — говорит Аслам Хоссейн, инженер-исследователь УрФУ.
Помимо экологичности синтеза исследователи УрФУ обратили внимание на различные свойства полученных наночастиц. Важную роль играет отношение поверхности частицы к ее объему. Чем оно больше, тем лучше реакционная способность магнитной наночастицы, потому что больше атомов находятся на ее поверхности. Это важно для использования во многих областях, в том числе в биологии и медицине.
Группа исследовала также магнитные свойства наночастиц, стабилизированных экстрактом ипомеи. Для этого при комнатной температуре помещали частицы во внешнее магнитное поле и смотрели на их поведение. Эксперименты позволили обнаружить проявления суперпарамагнитной природы. Это особая форма магнетизма, которая характерна именно для наноразмерных ферромагнитных или ферримагнитных частиц.
В ряде работ показано, что магнитная природа наночастиц усиливает активность лекарственных препаратов. Так, уральские ученые провели эксперимент, в котором продемонстрировали, что полученные ими наночастицы подавляют рост бактерий.
УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020 году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.