В настоящее время магнитные наночастицы уже находят самое широкое применение, причем судьба дальнейших перспективных разработок лежит в плоскости наномедицины, в частности, гипертермии, адресной доставки лекарств, разделения физиологически–активных веществ, введения магнитных меток при диагностике онкологических заболеваний. К сожалению, при этом все еще остается «за бортом» важнейшая проблема – выбор защитной оболочки, позволяющей наночастицам «путешествовать» в организме, не нанося ему вреда.
Совсем недавно группой ученых из МГУ и наукограда Пущино предложен новый подход к получению таких биосовместимых магнитных наночастиц. Для стабилизации магнитных наночастиц они использовали … гуминовые кислоты. Это дешевые и совершенно доступные вещества природного происхождения, они есть везде вокруг нас и могут быть выделены из почв, торфа, ила, угля, так как получаются из различных органических «останков» при их переработке бактериями, в процессе окислении и т.д.
Сами наночастицы были синтезированы из водных растворов солей железа специальным образом - при высокотемпературном пиролизе ультразвукового «тумана» - аэрозоля. После добавления продуктов разложения к раствору гуминовых кислот были получены совершенно безвредные магнитные жидкости, стабильные в течение по крайней мере нескольких недель.
Исследования показали, что в растворе присутствуют магнитные наночастицы гамма – оксида железа (III) диаметром ~ 10 нм. Одним из возможных объяснений того, что компоненты торфа и ила стабилизируют наночастицы, является специфический характер гуминовых кислот. Так, растворяясь в воде, гуминовые кислоты становятся полианионами, которые могут «закрепляться» на доступных центрах поверхности наночастиц с помощью своих многочисленных функциональных групп, «обволакивая» ее целиком и тем самым «поглощая» наночастицы своей разветвленной высокомолекулярной структурой. Гуминовые кислоты являются поверхностно - активными и обладают большим количеством гидрофильных групп, поэтому существенно повышают гидрофильность полученных сложных образований и их стабильность в физиологических жидкостях.
Для измерения токсичности наночастиц их добавляли к специальным клеточным культурам (фибробластам), при этом оказалось, что клетки не только не умирали, но и начинали более интенсивно размножаться, причем этот же эффект был обнаружен при эксперименах с мышиными зародышами (эмбриональное развитие).
Полученные результаты свидетельствуют, что использование гуминовых кислот, выделенных из дешевого природного сырья, может привести к разработке новых классов наноматериалов для биомедицинских целей.
Работа будет опубликована в Mendeleev Communication и J. Mater. Chem. Химическая часть работы выполнялась совместно на факультете наук о материалах МГУ и в лаборатории физической органической химии кафедры органической химии химического факультета МГУ (проф. И.В. Перминова и сотр.), а биологическая часть – в тесном содружестве с лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (г. Пущино, к.ф-м.н. Г.А. Давыдова и коллеги).