В России разработали принципиально новый метод получения наночастиц с железом-59

Ученые из Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН и Научно-исследовательского физико-химического института имени Карпова предложили получать наночастицы с железом-59 с помощью золь-геля. Исследование опубликовано в журнале Applied Radiation and Isotopes.

Золь-гель-метод представляет собой химическую технологию получения наноматериалов из растворов через стадию перехода жидкого коллоидного раствора (золя) в студенистую сетку (гель). Эта технология примечательна разработкой метода синтеза наночастиц магнетита из высокочистых сульфатов железа, что минимизирует появление нежелательных радионуклидных примесей при активации тепловыми нейтронами.

В последние годы по всему миру пытаются использовать наночастицы магнетита с железом-59 как в диагностике — в МРТ и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии, — так и при лечении ряда заболеваний. Причины интереса понятны: такие частицы относительно низкотоксичны. Это потому, что железо и его оксиды уже содержатся в живых организмах, пусть и в небольших дозах. При этом материалы для их производства не очень дефицитны.

Из-за суперпарамагнитных свойств их можно использовать как контрастное вещество для увеличения разрешения МРТ-снимков. Свойства эти означают, что каждая наночастица легко намагничивается во внешнем магнитном поле. Но когда его снимут, не сохранит надолго намагниченность и не начнет слипаться, что повлияло бы на качество снимков.

Железо-59 — радиоактивный изотоп с периодом полураспада 44,5 суток. С одной стороны, он имеет достаточную излучательную возможность, чтобы получать снимки органов человека методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии, с другой — не представляет угрозы для здоровья человека.

Репортаж: куда рвется проект «Прорыв» и кому нужен технеций из Карповки Семь десятков лет назад в Обнинске пустили первую в мире АЭС. А в этом году рядом с другим реактором достраивают крупнейший в Европе завод по производству радиофармпрепаратов. В городе расположен т… naked-science.ru

Такие методы исследования организма могут быть очень полезны, если у человека есть металлические имплантаты, которые мешают обычной магнитно-резонансной томографии.

Кроме того, железо-59 — средство мечения наночастиц. А еще при распаде его атомы испускают бета-частицы, что позволяет использовать их для лечения опухолей.

При всей полезности таких наночастиц в норме их получают с использованием сложных в производстве и хранении компонентов. Ведь наночастицы должны иметь строго определенные размеры, а обеспечить их не столь просто. Скажем, хлориды железа, с помощью которых получали частицы магнетита раньше, на воздухе немедленно вступают в нежелательные химические реакции. Вместо них пробовали получать частицы активацией нейтронами. Но тогда возникали радиоактивные изотопы хлора, что мешало работе с материалом.

Поэтому авторы новой научной работы предложили иной метод — синтез наночастицы по схеме золь-геля из сульфатов железа особой чистоты. На выходе наночастицы показали средний размер в 12 нанометров — и с нужными суперпарамагнитными свойствами.

Схема эксперимента по получению меченных железом-59 наночастиц магнетита / © Applied Radiation and Isotopes

После изготовления их поместили в каналы атомного реактора ВВР-ц, находящегося в Обнинске. Из-за воздействия тепловых нейтронов в наночастицах получили атомы железа-59 (этот метод называется активацией нейтронами). Целесообразнее всего синтезировать наночастицы оказалось из активированного металлического железа или сульфата железа.

Новый метод практически исключил наличие в частицах нежелательных побочных продуктов типа радиоактивных изотопов хлора. Значит, он может нарабатывать нужные наночастицы в довольно больших масштабах без трудных и дорогостоящих процедур.