Immagina un minuscolo veicolo con una struttura nanomagnetica, che può essere guidato attraverso il corpo umano tramite campi magnetici esterni. Arrivato a destinazione, il veicolo può rilasciare un farmaco o riscaldare le cellule tumorali senza intaccare i tessuti sani. Scienziati di diverse discipline stanno lavorando su questa visione. Un gruppo di ricerca multidisciplinare presso l'Universidad del País Vasco, Leioa, in Spagna, esplora i talenti dei cosiddetti batteri magnetotattici, che hanno la sorprendente proprietà di formare nanoparticelle magnetiche di ossido di ferro all'interno delle loro cellule. Queste particelle, con diametri di circa 50 nanometri (100 volte più piccole delle cellule del sangue), si dispongono, all'interno del batterio, in una catena. Il team spagnolo sta perseguendo l'idea di utilizzare tali "batteri magnetici" come agenti di ipertermia magnetica per curare il cancro:guidate verso il sito del cancro, le nanostrutture magnetiche devono essere riscaldate da campi esterni per bruciare le cellule tumorali.

Ora, i ricercatori hanno collaborato con un team di fisici guidato da Sergio Valencia presso HZB per esplorare in dettaglio queste proprietà magnetiche. Il grado di successo di tutte queste applicazioni dipende dalle proprietà magnetiche dei singoli nanomagneti. Ma poiché i segnali provenienti da queste minuscole strutture magnetiche sono piuttosto deboli, è necessario fare la media dei valori su migliaia di tali strutture per ottenere dati significativi.

I valori medi non bastano

Finora, è stato possibile misurare solo questi valori medi, il che pone alcuni vincoli nella progettazione di applicazioni personalizzate di nanomagneti. Ma ora questo è cambiato. Il fisico spagnolo Lourdes Marcano ha sviluppato un nuovo metodo. "Ora possiamo ottenere informazioni precise sulle proprietà magnetiche di diversi singoli nanomagneti in modo simultaneo", afferma.

Anisotropia magnetica per ogni singola particella

Il metodo consente la misurazione delle proprietà magnetiche delle singole nanostrutture magnetiche, anche se incorporate all'interno di entità biologiche. L'imaging magnetico al microscopio a raggi X a trasmissione a scansione MAXYMUS al BESSY II con l'ausilio di simulazioni teoriche fornisce informazioni sulla cosiddetta anisotropia magnetica di ogni singola nanoparticella all'interno del campo visivo del microscopio. Il metodo è stato dimostrato determinando l'anisotropia magnetica di nanoparticelle magnetiche all'interno di un batterio. L'anisotropia magnetica è un parametro importante per controllare e guidare le nanoparticelle magnetiche poiché descrive come una nanoparticella magnetica reagisce ai campi magnetici esterni applicati in una direzione arbitraria.

Futura tecnica di laboratorio standard

"In realtà, l'imaging magnetico di nanoparticelle magnetiche all'interno di una cellula biologica con una risoluzione spaziale sufficiente richiede l'uso di microscopi a raggi X. Sfortunatamente, questo è possibile solo in strutture di ricerca su larga scala, come BESSY II, che forniscono radiazioni di raggi X sufficientemente intense. In il futuro, tuttavia, con lo sviluppo di sorgenti di raggi X al plasma compatte, questo metodo potrebbe diventare una tecnica di laboratorio standard", afferma Sergio Valencia. La ricerca è stata pubblicata su ACS Nano . + Esplora ulteriormente

Visualizzazione dell'origine delle forze magnetiche mediante microscopia elettronica a risoluzione atomica