Междисциплинарная Лаборатория новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта объединяет целую группу молодых исследователей в области физики, химии и биологии. Все внимание специалистов направлено на изучение свойств магнитных материалов, управление которыми происходит с помощью магнитного поля. Так как магнитные поля способны пронизывать тело человека, магнитные материалы находят множество применений в биомедицине.

Наш фоторепортаж демонстрирует, как молодые исследователи университета синтезировали магнитные наночастицы, охарактеризовали их физические свойства и разработали методику управления ими. Эксперимент проводится в рамках проекта по 3D-культивированию клеточных и тканевых структур.

Валерия Родионова, руководитель лаборатории новых магнитных материалов БФУ им. И. Канта: 

«Благодаря магнитным наночастицам, в данном случае — оксидам железа с добавлением различных элементов, можно манипулировать отдельными клетками и собрать из них структуры. Зачем это нужно? Это важно для фармацевтических компаний, ученых-биологов и медиков, чтобы проводить опыты, направленные на поиск путей борьбы с болезнями и старением, в реальных условиях — на созданных моделях и аналогах тканей и клеток человека, а не животных. Эксперименты, проводимые на лабораторных животных, не дают достоверной картины результатов исследовательских испытаний для последующего использования человеком. Организм человека значительно сложнее. Создаваемые нами структуры понадобятся для исследования метастаз или, например, воздействия лекарственных средств на модель фиброза печени».

Создание наночастиц  подразумевает ряд химических процессов. Химики и физики используют при этом самый биосовметсимый материал - оксиды железа. Здесь же ученые проводят «элементарную» магнитную  аттестацию — определяют, какой магнитной силой обладают полученные наночастицы. 

6R1A4007-2.jpg

6R1A4036-2.jpg    6R1A4065-2.jpg

Детальное исследование магнитных и структурных свойств наночастиц, в том числе их состава и размера. Все эти показатели напрямую влияют на функционал наночастиц. Работа ведется на установках по дифференциальной сканирующей калориметрии и вибрационной магнитометрии.

6R1A3497-2.jpg 

6R1A3587-2.jpg

Для создания локальных магнитных полей, вдоль которых будут выстраиваться наночастицы, создаются планарные (плоские) и цилиндрические микропровода на установках магнетронного осаждения тонкопленочных структур и методом Улитовского-Тейлора. На фото — процесс изготовления планарных наноструктур, по которым будет проведен ток. 

6R1A3769-2.jpg

6R1A3723-2.jpg

Ученые проводят исследования динамических свойств микропроводов, высокая чувствительность магнитных свойств которых к внешним воздействиям приводит к изменению магнитных свойств и, как следствие — изменению направления движения частиц . Именно это позволит управлять наночастицами. Исследование проводится на уникальном оборудовании, разработанном  в БФУ им. И. Канта совместно с  коллегами из других научных центров специально под эти задачи.

6R1A3821-2.jpg

6R1A3837-2.jpg

Полученные материалы тщательно тестируются учеными-биологами на предмет токсичности — пробоподготовка образцов для биологической аттестации.

6R1A4152.jpg 

6R1A4094.jpg

Тестирование разрабатываемых наночастиц и систем микропроводов для создания клеточных структур. На финальном этапе эксперимента клетки культивируются в среде, содержащей наночастицы. Клетки «поедают» магнитные наночастицы (важно установить механизмы этого процесса и его влияние на жизнедеятельность клетки). Таким образом, клетки становятся магнитными. Появляется возможность контролировать их движение в полях различной конфигурации, созданных микропроводами.

6R1A3664-2.jpg

6R1A4230.jpg