Разработан новый метод синтеза наночастиц магнетита из сульфатов железа особой чистоты

В процессе создания многофункциональной платформы для медицинской диагностики и терапии разработан новый метод синтеза меченных радиоизотопом ⁵⁹Fe наночастиц магнетита из сульфатов железа особой чистоты, минимизирующий присутствие нежелательных радионуклидных примесей в веществах после активации тепловыми нейтронами.

Такие наночастицы обладают и магнитным, и радиоактивным сигналом, что позволит применять их и для магнитно-резонансной томографии, и для радиологических исследований (сцинтиграфия, однофотонная эмиссионная компьютерная томография — ОФЭКТ), а также для радионуклидной терапии. Исследование провели сотрудники лаборатории радиохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН совместно с коллегами из Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова. Результаты работы опубликованы в журнале Applied Radiation and Isotopes.

Наночастицы магнетита рассматриваются для применения в биомедицине благодаря относительно невысокой токсичности, широким возможностям их производства и наличию у них суперпарамагнитных свойств, с помощью которых можно применять их в качестве контрастного вещества для МРТ и направлять их внутри организма с помощью внешних магнитных полей.

Однако в некоторых случаях, например, при наличии у пациента металлических имплантов, магнитно-резонансная томография может быть противопоказана. В таких ситуациях можно применять другие методы диагностики, например, сцинтиграфию или ОФЭКТ (однофотонная эмиссионная компьютерная томография), которым не мешает присутствие металлических конструкций в организме. Меченные радиоактивным изотопом ⁵⁹Fe наночастицы магнетита могут стать платформой для создания препаратов, которые могут применяться одновременно и для МРТ, и для радиологических обследований. Более того, благодаря тому, что ⁵⁹Fe при распаде испускает бета-частицы, препараты на его основе можно применять также для радионуклидной терапии.

Известно множество различных способов получения наночастиц магнетита, однако они предполагают применение труднодоступных, деликатных в хранении прекурсоров или хлоридов железа. Хлориды железа гидролизуются на воздухе, а активация нейтронами их или произведённых из них наночастиц может приводить к образованию радиоактивных изотопов хлора, присутствие которых затрудняет обращение с материалом.

Авторы работы разработали новый золь-гель метод синтеза наночастиц магнетита из сульфатов железа особой чистоты, минимизирующий присутствие нежелательных радионуклидных примесей в веществах после активации тепловыми нейтронами.

Схема эксперимента по получению меченных железом-59 наночастиц магнетита

Получаемые по предлагаемому методу наночастицы обладают средним размером 12 нм и суперпапарамагнитными свойствами. Совместно с НИФХИ им. Л.Я. Карпова в канале атомного реактора ВВР-ц активацией тепловыми нейтронами были получены меченные ⁵⁹Fe металлическое железо, сульфат железа трёхвалентного и наночастицы магнетита с удельной радиоактивностью 1 МБк/г. Обнаружено, что целесообразно проводить синтез наночастиц из активированного металлического железа или сульфата железа. Теоретический предел разработанного метода определения содержания меченных ⁵⁹Fe наночастиц магнетита составляет порядка 1 аттограмма, что примерно соответствует индивидуальной частице.

«Главным достоинством предлагаемого метода обнаружения наночастиц магнетита является то, что он нетребователен к среде, в которой они находятся, при этом обладает высокой чувствительностью. Разработанный метод синтеза позволяет практически полностью исключить образование нежелательных побочных продуктов, что важно для воспроизводимости и масштабирования процесса», — прокомментировал старший научный сотрудник лаборатории радиохимии окружающей среды кандидат химических наук Артём Синолиц.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 25-73-00332).

Источник: ГЕОХИ РАН.