Инновационная система очистки наночастиц использует магнитные поля

Ученые из Университета Пенсильвании разработали новую систему, использующую магнетизм для очистки гибридных наночастиц — структур, состоящих из двух или более видов материалов в одной частице, видимой только под электронным микроскопом. Метод позволяет не только удалять примеси, но и различать наночастицы, которые выглядят идентично под микроскопом, но обладают разным магнетизмом, что является большой проблемой в современных исследованиях. Технология может улучшить системы доставки лекарств, медицинскую визуализацию и устройства хранения электронной информации. Работа будет опубликована в журнале Angewandte Chemie.

Очистка гибридных наночастиц — серьезная проблема, особенно для медицинского применения. Примеси могут изменять свойства образцов, делая их токсичными, но стандартных методов очистки наночастиц, аналогичных методам для молекул, не существует.

Новый метод использует магнитные компоненты наночастиц для их разделения. Система применяет магнитные поля, чтобы замедлить поток частиц через крошечные стеклянные капилляры. Магнит притягивает частицы к стенке капилляра, а при ослаблении поля они вытекают. Поскольку магнетизм растет с объемом частицы, небольшие и постепенные изменения магнитного поля позволяют разделять наночастицы даже с минимальными магнитными и структурными различиями.

В работе показано, как можно разделить:

• «Нанопокрытия» (частицы лепестковой формы) от сферических частиц, используя разницу в магнетизме из-за формы.
• «Наномаслины» — сферические частицы из железа, платины и кислорода, напоминающие оливку. Частицы с чуть большим содержанием железа более магнитны и сильнее прилипают к стенкам капилляра, что позволяет отделить их от менее магнитных.

Метод имеет множество применений в медицине и диагностике:

• Наночастицы могут заменить контрастный краситель при МРТ-исследованиях для пациентов с аллергией.
• Их можно использовать для отслеживания пути лекарства в организме.
• В перспективе технология может помочь в целевой доставке химиотерапевтических препаратов, уменьшая их побочные эффекты (выпадение волос, тошноту), но для этого необходимо надежно отделять примеси, делая наночастицы безопасными.

В исследовании участвовали Мэри Бет Уильямс и Раймонд Шаак (химический факультет), Джейкоб С. Беверидж, Мэтью Р. Бак, Джеймс Ф. Бонди (химический факультет), Раджив Мисра и Питер Шиффер (физический факультет и Институт исследования материалов).