Микроскопические кристаллы вскоре могут стать своеобразными курьерами, доставляющими лекарства прямо к больным органам человека. В прошлом подобная идея считалось невозможной – кристаллы, обладающие особыми магнитными свойства, были настолько малы, что учёные не могли контролировать их движения.
Но прогресс не стоит на месте. Теперь группа китайских исследователей нашла решение. Их исследование может открыть двери новым применениям крошечных кристаллов, а также, возможно, спасти жизни многих людей. Учёные разработали способ получения суперпарамагнитных кристаллов, которые намного больше тех, которые были созданы до сих пор.
Некоторые магнитные вещества, такие как оксид железа, образуют достаточно маленькие кристаллы, которые обладают необычными свойствами. Например, их намагниченность меняется случайным образом при изменении температуры.
В итоге приложение магнитного поля к этим кристаллам может сделать их практически такими же магнитно "сильными", как обыкновенные магниты на холодильнике.
Всё это может показаться несколько странным, но подобный сильнейший тип магнетизма уже хорошо известен — явление называется суперпарамагнетизм.
Теоретически суперпарамагнитные частицы могут отлично подходить для доставки лекарственных средств, поскольку их можно направить непосредственно к очагу болезни, например, опухоли с помощью всё того же магнитного поля. Между тем, именно их крошечный размер затруднял управление ими. Но так было до недавнего времени.
"Крупнейшие суперпарамагнитные материалы, которые мы могли создать до сих пор, представляли собой скопления нанокристаллов. Все вместе они были примерно в тысячу раз меньше, чем новые материалы", — говорит доктор Кэчжэн Чэнь (Kezheng Chen) из Университета науки и технологии Циндао.
Более крупными кристаллами проще управлять с помощью внешнего магнитного поля.
"И они не объединяются при отключении магнитного поля, что позволит сделать их более полезными и практичными для различных применений, в том числе для доставки лекарств", — добавляет Чэнь.
Исследователи объясняют, что использование высокой температуры и давления для формирования крошечных кристаллов приводит к появлению у них необычной поверхности. Они же стимулируют деформацию решётки растущего кристалла.
Кристаллы, которые выращиваются при таких высоких напряжениях и такой деформации, формируются с неровностями и дефектами в их кристаллической решётке. Но именно эти "недостатки" отвечают за необычные магнитные свойства кристаллов, говорят учёные.
Подобный метод получения крупных суперапрамагнитных кристаллов поможет в разработке суперпарамагнитных сыпучих материалов. Ими можно точно управлять внешним магнитным полем, и они смогут послужить для доставки лекарств к опухолям и другим участкам организма.
И это только начало. Например, новые кристаллы могут быть полезны во многих инженерных проектах, которые нуждаются в "умных жидкостях". То есть веществах, изменяющих свои свойства при применении магнитного поля. Они могут использоваться для создания систем подвески автомобиля, которые автоматически корректируют себя по мере изменений условий дорожного движения или полотна, повышать уровень комфорта и безопасности. Кроме того, разработка китайских исследователей будет полезна при создании более удобных и реалистичных протезов.
И теперь, когда исследователи преодолели важный барьер – суперпарамагнетизм больше не ограничивает мельчайшие частицы, с которыми трудно справиться — они могут приступить к изучению, как их разработки могут способствовать улучшению жизни человека.
Исследование опубликовано в научном издании Physics Letters A.
Добавим, что идею доставки лекарств прямо к месту "бедствия" не нова. Например, рассказывалось о металлических нанотерминаторах, уничтожающих опухоль изнутри. Кроме того, российские учёные разработали безопасные наночастицы для целевого лечения рака.
