И кости восстановит, и воду очистят: сибирские ученые разработали магнтитоэлектрические наночастицы

Исследователи из Томского политехнического университета (ТПУ) создали магнитоэлектрические наноструктуры на основе биосовместимых материалов, которые можно применять в биомедицине. Посвященная разработке статья опубликована в журнале Nano-Micro Small.

Ранее подобные структуры разрабатывались в России только для применения в электронике. Синтезированные гидротермальным методом гетероструктуры созданы по типу «ядро-оболочка»: в них соединены два разных по кристаллической структуре и химическому составу материала.

Ядро состоит из феррита марганца, который во внешнем магнитном поле может растягиваться, сжиматься, скручиваться. Его покрывает оболочка из модифицированного титаната бария, которая под действием деформации магнитным полем порождает электрический потенциал. Модификация заключалась в частичной замене ионов бария ионами кальция, а ионов титана — ионами циркония. Это в разы позволило повысить эффективность наноструктур.

Феррит марганца нетоксичен и является рентгеноконтрастным веществом: при помощи томографа можно отслеживать его распределение и накопление в организме. Все это сделало наноструктура биосовместимыми и способными легко встраиваться в организм пациента.

Под действием внешнего магнитного поля возможно перераспределять поверхностный заряд оболочке, то есть менять поляризацию, поясняет один из исследователей, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Роман Чернозем. Создаваемый магнитоэлектрический эффект приводит к высвобождению лекарства, которое содержится на поверхности наноструктуры.

Кроме того, электрические стимулы этого эффекта позволяют «запускать» необходимые химические и биохимические реакции — например, стимулировать восстановление костных и нервных тканей или приводить к гибели раковых клеток, отметил его коллега, профессор Роман Сурменев. Кроме того, по словам ученого, они могут быть эффективны для очистки водоемов от загрязнителей: заряженный материал в воде приводит к генерации активных форм кислорода, токсичных для органики — бактерий, вирусов, красителей.

Сейчас исследователи тестируют наноструктуры на биологических моделях и клеточных линиях для того, чтобы подобрать наиболее оптимальные условия их применения.