Ученые СПбГУ разработали способ синтеза наночастиц магнетита с оболочкой из оксида цинка для использования в качестве контрастного агента в МРТ

Разработка новых материалов — важнейшая задача современной науки. Новые материалы позволяют существенно улучшить существующие технологии, повысить их точность и надежность. Процесс разработки новых материалов очень трудоемок, и для получения требуемого результата необходимо понимание процессов, происходящих при их производстве. Детальное понимание процесса синтеза позволяет создать наиболее подходящий материал для эффективного решения поставленной задачи.

Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в высокорейтинговом научном журнале из первого квартиля Applied Surface Science, освещающем вопросы свойств поверхностей и наноструктур, а также их применения.

Ученые создали подход к синтезу наночастиц магнетита, покрытых защитной оболочкой из оксида цинка, что позволяет длительно сохранять их магнитные свойства. Именно защитная оболочка останавливает процесс окисления поверхности магнетита и предотвращает его разрушение. Магнитные частицы, введенные в кровь, накапливаются в пораженных тканях и делают их более контрастными на МРТ‑изображениях.

«Представьте себе маленький магнитик, плавающий в агрессивной жидкости. Учитывая, что жидкость будет разрушать магнитик, естественной будет идея как‑то защитить его поверхность, но при этом, если защитный слой будет слишком тонким, он не защитит магнит должным образом, если слишком толстым, он может сильно повлиять на его свойства или даже полностью их разрушить. Таким образом, задача создания защитного слоя нужной толщины весьма нетривиальна», — сказал руководитель исследования, доцент кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Михаил Осмоловский.

Междисциплинарное исследование, объединившее в себе методы неорганической, вычислительной, аналитической химии и материаловедения, проводилось на оборудовании Научного парка СПбГУ: ресурсных центров «Рентгенодифракционные методы исследования», «Инновационные технологии композитных наноматериалов», «Методы анализа состава вещества», «Вычислительный центр», «Оптические и лазерные методы исследования», «Физические методы исследования поверхности» и междисциплинарного ресурсного центра по направлению «Нанотехнологии».

В рамках исследования был разработан синтетический подход, позволяющий управляемо менять толщину и плотность оболочки за счет изменения условий синтеза. Данные, полученные на оборудовании, предоставляемом Научным парком СПбГУ для проведения передовых исследований, позволили определить фазовые превращения магнетита и описать процессы, происходящие на границе ядра и оболочки.

Полученные наночастицы были испытаны in vitro — они были помещены в модельную систему на основе агарозы, имитирующую живые ткани, и загружены в томограф. Области, содержащие наночастицы на МРТ‑изображении, получились значительно более темными.

Санкт‑Петербургский университет является лидером по количеству грантов Российского научного фонда. В 2022 году ученые СПбГУ получили 112 грантов, это 5,5 % от общего числа победивших проектов и наибольшее число грантов для одной организации. При этом 25% поддержанных проектов выполняются под руководством молодых исследователей. В 2023 году Университет сохранил лидерство по данному конкурсу РНФ: ученые СПбГУ получили 70 грантов, это 5 % от общего числа победивших проектов. От Санкт‑Петербургского университета на конкурс 2023 года было подано 214 заявок, и практически каждая третья из них получила поддержку.