I ricercatori dell'Università ITMO hanno sviluppato un nuovo approccio per ottenere cristalli fotonici magnetici non tossici, ampliando le loro applicazioni dalla fotonica alla biomedicina. Le nanosfere realizzate con il nuovo metodo possono essere utilizzate per la progettazione di farmaci per combattere la trombosi e il cancro. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Rapporti scientifici .

Un cristallo fotonico magnetico (MPC) è fondamentalmente un complesso di nanoparticelle che possono modificare selettivamente i suoi spettri di riflettanza sotto l'influenza di un campo magnetico applicato. Tali cristalli possono essere utilizzati in fotonica per realizzare fibre ottiche, filtri e altre applicazioni. Però, ci sono problemi riguardanti la sintesi convenzionale di MPC. Questa procedura richiede attrezzature sofisticate, alta temperatura e pressione e sostanze chimiche altamente tossiche.

Scienziati dell'Università ITMO insieme ai loro colleghi dell'Università elettrotecnica di San Pietroburgo e della N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center ha proposto un semplice, metodo economico che consente la produzione di MPC in condizioni blande e senza sostanze chimiche tossiche. Il metodo si basa sul processo di destabilizzazione controllata di una soluzione di nanoparticelle magnetiche, con conseguente formazione di nanocristalli più grandi. La caratteristica chiave del processo è che i reagenti utilizzati per questo scopo sono noti per essere non tossici e sono approvati dalla Food and Drug Administration e dall'Agenzia medica europea per la somministrazione parenterale. I nanocristalli risultanti hanno dimensioni simili, eccellente stabilità e può formare strutture periodiche sotto l'influenza di campi magnetici. Tali caratteristiche consentono di regolare la lunghezza d'onda della luce riflessa dai nanocristalli, che può essere utile per la costruzione sensoriale, sistemi di comunicazione e navigazione.

A causa della loro biocompatibilità, tali nanosfere possono essere utilizzate anche in biomedicina per la somministrazione mirata di farmaci. "A differenza delle sue alternative, il nostro metodo è adatto a diversi campi piuttosto che solo per l'ottica e la fotonica. A causa delle blande condizioni di sintesi siamo in grado di modificare la nostra tecnica per incorporare farmaci nella struttura delle nanosfere, " dice Andrey Drozdov, ricercatore presso il Laboratorio SCAMT dell'Università ITMO. "Attualmente stiamo lavorando su farmaci per la trombosi e il trattamento del cancro al seno. Poiché evitiamo l'uso di sostanze chimiche tossiche, tali farmaci sono sicuri da iniettare nel corpo. Non appena raggiungono il tessuto richiesto, possiamo applicare un campo magnetico per separare il MNS e rilasciare il medicinale con precisione".

Un altro vantaggio del metodo suggerito è la flessibilità. La destabilizzazione controllabile consente ai ricercatori di ottenere nanosfere da vari materiali o loro miscele. "In questa ricerca abbiamo utilizzato magnetite, ossido di ferro con una forte risposta al campo magnetico. Aggiungendo altri ossidi metallici, però, potremmo ottenere nanosfere ibride con caratteristiche prima inconcepibili, " dice Andrey Drozdov.