Onderzoekers van de ITMO University hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld voor het verkrijgen van niet-toxische magnetische fotonische kristallen, hun toepassingen uit te breiden van fotonica tot biogeneeskunde. Nanosferen die met de nieuwe methode zijn gemaakt, kunnen worden gebruikt voor het ontwerpen van medicijnen om trombose en kanker te bestrijden. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Een magnetisch fotonisch kristal (MPC) is in feite een complex van nanodeeltjes die selectief zijn reflectiespectra kunnen veranderen onder invloed van een aangelegd magnetisch veld. Dergelijke kristallen kunnen in de fotonica worden gebruikt voor het maken van optische vezels, filters en andere toepassingen. Echter, er zijn problemen met betrekking tot de conventionele synthese van MPC's. Deze procedure vereist geavanceerde apparatuur, hoge temperatuur en druk en zeer giftige chemicaliën.

Wetenschappers van de ITMO-universiteit samen met hun collega's van de elektrotechnische universiteit van Sint-Petersburg en N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center heeft een eenvoudig, goedkope methode die MPC-productie mogelijk maakt in milde omstandigheden en zonder giftige chemicaliën. De methode is gebaseerd op het gecontroleerde destabilisatieproces van een magnetische nanodeeltjesoplossing, wat resulteert in de vorming van grotere nanokristallen. Het belangrijkste kenmerk van het proces is dat de reagentia die voor dit doel worden gebruikt bekend staan ​​als niet-toxisch en zijn goedgekeurd door de Food and Drug Administration en het Europees Medisch Agentschap voor parenterale toediening. De resulterende nanokristallen hebben vergelijkbare afmetingen, uitstekende stabiliteit en kan periodieke structuren vormen onder invloed van magnetische velden. Dergelijke functies maken het mogelijk om de golflengte van het licht dat wordt gereflecteerd door nanokristallen te reguleren, die nuttig kunnen zijn voor het construeren van zintuiglijke, communicatie- en navigatiesystemen.

Vanwege hun biocompatibiliteit, dergelijke nanosferen kunnen ook worden gebruikt in de biogeneeskunde voor gerichte medicijnafgifte. "In tegenstelling tot zijn alternatieven, onze methode is niet alleen geschikt voor optica en fotonica, maar voor diverse vakgebieden. Door milde synthesecondities zijn we in staat onze techniek aan te passen om medicijnen in de structuur van nanosferen op te nemen, " zegt Andrey Drozdov, onderzoeker aan het SCAMT-laboratorium van de ITMO-universiteit. "We werken momenteel aan medicijnen voor de behandeling van trombose en borstkanker. Omdat we het gebruik van giftige chemicaliën vermijden, dergelijke medicijnen kunnen veilig in het lichaam worden geïnjecteerd. Zodra ze het vereiste weefsel hebben bereikt, kunnen we een magnetisch veld toepassen om MNS te scheiden en het medicijn met precisie af te geven."

Een ander voordeel van de voorgestelde methode is flexibiliteit. Beheersbare destabilisatie stelt onderzoekers in staat om nanosferen te verkrijgen uit verschillende materialen of hun mengsels. "In dit onderzoek hebben we magnetiet gebruikt - ijzeroxide met een sterke respons op magnetisch veld. Door andere metaaloxiden toe te voegen, echter, we zouden hybride nanosferen kunnen bereiken met functies die voorheen ondenkbaar waren, " zegt Andrej Drozdov.