В ЛЭТИ повысили эффективность синтеза магнитных наночастиц для адресной доставки лекарств в организм

Оксид железа (III) (Fe₂O₃) является одним из широко встречающихся в природе соединений, которое, к тому же, не составляет труда синтезировать в искусственных условиях. Оксид железа (III) активно применяется в различных отраслях экономики, например, он служит катализатором на химических производствах, является компонентом керамики, а также используется в качестве пищевого красителя.

При этом Fe₂O₃ имеет полиморфную природу, т.е. существует пять структурных модификаций этого соединения, для обозначения которых ученые используют буквы греческого алфавита. При этом из всех полиморфов ε (эпсилон)-Fe₂O₃ характеризуется сочетанием уникальных магнитных свойств (ε-Fe₂O₃ относительно сложно размагнитить), высокой стабильностью и малым размером частиц. Однако данная форма оксида железа (III) крайне редко встречается в природе, поэтому для ее активного применения требуется разработать промышленную технологию получения.

«Синтез эпсилон-модификации требует точного подбора условий, важнейшим из которых является температура, иначе в результате мы получим в основном альфа-модификацию данного оксида железа – по составу то же самое вещество, но из-за изменения структуры слабомагнитное. В ходе нашего исследования мы смогли скорректировать температурные параметры процесса получения материала таким образом, что полученные на выходе образцы имели высокое содержание эпсилон-модификации оксида железа», – рассказывает аспирант кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ», инженер Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) Дмитрий Тестов.

Образцы ε-Fe₂O₃ были синтезированы из солей, содержащих железо (нитрат железа (III) и сульфат железа (II)), с использованием двух наиболее перспективных методов (пропитки силикагеля и микроэмульсии) с последующим отжигом в печи при температуре около 800-1000 градусов Цельсия в течение 240 минут. При этом общая продолжительность технологического цикла составляет до двух суток.

Как пояснил другой участник исследования, доцент кафедры физики Земли СПбГУ Андрей Костеров, в ресурсном центре «Рентгенодифракционные методы исследования» получены картины рентгеновской дифракции композитов, позволившие определить относительное содержание различных модификаций оксида железа (III) в образце. «Оказалось, что с помощью примененного в работе относительно простого метода синтеза возможно получить композиты, содержащие до 70% эпсилон-модификации оксида железа. На сегодняшний день – это наилучшие результаты, полученные в России», – сказал Андрей Костеров.

Полученные образцы внешне выглядят как наночастицы размером до 100 нанометров (0,0001 мм). Результаты работы опубликованы в научном журнале Magnetochemistry.

«Благодаря своим магнитным характеристикам полученные соединения являются перспективным материалами для создания, например, элементов памяти компьютеров или средств таргетной доставки медицинских препаратов под действием магнитного поля. В дальнейшем наша работа будет направлена на модификацию методов синтеза оксида железа с целью увеличения содержания в нем именно эпсилон-фазы», – отметил доцент кафедры МНЭ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Гареев.