Разработали экологически чистый способ синтеза наночастиц оксида железа

14:46, 6 сентября 2019

Аслам Хоссейн совершенствует «зеленый» синтез применяемых в биомедицине материалов

Магнитные наночастицы синтезированы «зеленым» путем с использованием экстракта листьев Ipomoea aquatica, где биомолекулы действовали как стабилизатор и восстановитель. Иллюстрация: Аслам Хоссейн.

Ученые Уральского федерального университета 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 самых различных направлениях: 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 уральских ученых.

Для синтеза частиц оксида железа (они более стабильны, чем чисто металлические) были выбраны такие неорганические вещества, как хлорид железа и гидроксид натрия. Ученые также 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 инженер-исследователь УрФУ Аслам Хоссейн.

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.

«Синтезированные MNPs обладают выраженной антибактериальной активностью в отношении грамотрицательных и грамположительных бактерий, а также имеют суперпарамагнитную природу при комнатной температуре. Все это позволяет им быть потенциальным материалом для биомедицины», — добавляет Хоссейн.

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.