Biokompatible fotoniske krystaller udvider applikationer fra optik til medicin

Forskere ved ITMO University har udviklet en ny tilgang til at opnå ikke-toksiske magnetiske fotoniske krystaller, udvide deres applikationer fra fotonik til biomedicin. Nanosfærer lavet med den nye metode kan bruges til at designe lægemidler til at bekæmpe trombose og kræft. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

En magnetisk fotonisk krystal (MPC) er dybest set et kompleks af nanopartikler, der selektivt kan ændre sine reflektansspektre under påvirkning af et påført magnetfelt. Sådanne krystaller kan bruges i fotonik til fremstilling af optiske fibre, filtre og andre applikationer. Imidlertid, der er problemer med den konventionelle syntese af MPC'er. Denne procedure kræver sofistikeret udstyr, høj temperatur og tryk og meget giftige kemikalier.

Forskere fra ITMO University sammen med deres kolleger fra Saint Petersburg Electrotechnical University og N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center har foreslået en simpel, billig metode, der muliggør MPC-produktion under milde forhold og uden giftige kemikalier. Metoden er baseret på den kontrollerede destabiliseringsproces af en magnetisk nanopartikelopløsning, resulterer i dannelse af større nanokrystaller. Det vigtigste ved processen er, at de reagenser, der anvendes til dette formål, er kendt for at være ikke-toksiske og er godkendt af Food and Drug Administration og European Medical Agency til parenteral administration. De resulterende nanokrystaller har lignende størrelser, fremragende stabilitet og kan danne periodiske strukturer under påvirkning af magnetiske felter. Sådanne funktioner gør det muligt at regulere bølgelængden af ​​lys, der reflekteres af nanokrystaller, som kan være nyttige til at konstruere sensoriske, kommunikations- og navigationssystemer.

På grund af deres biokompatibilitet, sådanne nanosfærer kan også bruges i biomedicin til målrettet lægemiddellevering. "I modsætning til dets alternativer, vores metode er velegnet til forskellige områder i stedet for kun til optik og fotonik. På grund af milde synteseforhold er vi i stand til at modificere vores teknik for at inkorporere lægemidler i strukturen af ​​nanosfærer, " siger Andrey Drozdov, forsker ved SCAMT Laboratory i ITMO University. "Vi arbejder i øjeblikket på lægemidler til trombose og brystkræftbehandling. Da vi undgår at bruge giftige kemikalier, sådanne lægemidler er sikre at injicere i kroppen. Så snart de når det nødvendige væv, kan vi anvende magnetfelt for at adskille MNS og frigive medicinen med præcision."

En anden fordel ved den foreslåede metode er fleksibilitet. Kontrollerbar destabilisering giver forskere mulighed for at opnå nanosfærer fra forskellige materialer eller deres blandinger. "I denne forskning har vi brugt magnetit - jernoxid med stærk respons på magnetfelt. Ved at tilføje andre metaloxider, imidlertid, vi kunne opnå hybride nanosfærer med funktioner, der tidligere var utænkelige, " siger Andrey Drozdov.