Forskare vid ITMO University har utvecklat en ny metod för att erhålla giftfria magnetiska fotoniska kristaller, utöka sina tillämpningar från fotonik till biomedicin. Nanosfärer gjorda med den nya metoden kan användas för att designa läkemedel för att bekämpa trombos och cancer. Resultaten av forskningen publicerades i Vetenskapliga rapporter .

En magnetisk fotonisk kristall (MPC) är i grunden ett komplex av nanopartiklar som selektivt kan ändra sina reflektansspektra under påverkan av ett applicerat magnetfält. Sådana kristaller kan användas i fotonik för framställning av optiska fibrer, filter och andra applikationer. Dock, det finns problem med den konventionella syntesen av MPC. Denna procedur kräver sofistikerad utrustning, hög temperatur och högt tryck och mycket giftiga kemikalier.

Forskare från ITMO University tillsammans med sina kollegor från Saint Petersburg Electrotechnical University och N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center har föreslagit en enkel, billig metod som möjliggör MPC-produktion under milda förhållanden och utan giftiga kemikalier. Metoden är baserad på den kontrollerade destabiliseringsprocessen för en magnetisk nanopartikellösning, vilket resulterar i bildning av större nanokristaller. Det viktigaste med processen är att de reagenser som används för detta ändamål är kända för att vara giftfria och är godkända av Food and Drug Administration och European Medical Agency for parenteral administration. De resulterande nanokristallerna har liknande storlekar, utmärkt stabilitet och kan bilda periodiska strukturer under påverkan av magnetfält. Sådana funktioner gör det möjligt att reglera ljusets våglängd som reflekteras av nanokristaller, som kan vara användbart för att konstruera sensoriska, kommunikations- och navigationssystem.

På grund av deras biokompatibilitet, sådana nanosfärer kan också användas inom biomedicin för riktad läkemedelsleverans. "Till skillnad från dess alternativ, vår metod är lämplig för olika områden snarare än bara för optik och fotonik. På grund av milda syntesförhållanden kan vi modifiera vår teknik för att införliva läkemedel i strukturen av nanosfärer, säger Andrey Drozdov, forskare vid SCAMT Laboratory vid ITMO University. "Vi arbetar för närvarande med läkemedel för trombos och bröstcancerbehandling. Eftersom vi undviker att använda giftiga kemikalier, sådana läkemedel är säkra att injicera i kroppen. Så snart de når den nödvändiga vävnaden kan vi applicera magnetfält för att separera MNS och släppa läkemedlet med precision."

En annan fördel med den föreslagna metoden är flexibilitet. Kontrollerbar destabilisering gör det möjligt för forskare att erhålla nanosfärer från olika material eller deras blandningar. "I denna forskning har vi använt magnetit - järnoxid med stark respons på magnetfält. Genom att tillsätta andra metalloxider, dock, vi kunde uppnå hybrid nanosfärer med funktioner som tidigare var otänkbara, säger Andrey Drozdov.