В России предложен новый метод получения наночастиц магнетита с железом-59, который может способствовать применению в ядерной медицине для диагностики и терапии

Российские исследователи разработали новый метод получения наночастиц магнетита, меченных железом-59, что может открыть новые пути для создания материалов для таких медицинских применений, как магнитно-резонансная томография, однофотонная эмиссионная компьютерная томография и радионуклидная терапия.

Сообщается, что исследователи из Института геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского РАН и Физико-химического института имени Л. Я. Карпова предложили синтезировать наночастицы магнетита с железом-59 с использованием золь-гель метода. Соответствующие результаты опубликованы в журнале «Прикладная радиация и изотопы».

Золь-гель метод — это химический способ получения наноматериалов, ключевой процесс которого заключается в превращении жидкого коллоидного раствора в гелеобразную сеть. В данном исследовании для синтеза наночастиц магнетита использовался высокочистый сульфат железа, при этом основное внимание уделялось снижению содержания вредных примесей радионуклидов, которые могут образовываться в процессе активации тепловыми нейтронами, особенно избегая побочных продуктов в виде радиоактивных изотопов хлора, которые могут возникать при использовании традиционного сырья.

Железо-59 — это радиоактивный изотоп с периодом полураспада 44,5 дня. Наночастицы магнетита, содержащие железо-59, в последние годы привлекают внимание в области ядерной медицины благодаря относительно низкой токсичности и относительно лёгкой доступности исходного сырья. Исследователи считают, что такие наночастицы обладают суперпарамагнитными свойствами и могут использоваться в качестве контрастного агента для магнитно-резонансной томографии: они легко намагничиваются во внешнем магнитном поле, но после снятия поля не сохраняют намагниченность в течение длительного времени и не склонны к агрегации, что способствует улучшению качества изображений.

Помимо магнитно-резонансной томографии, излучение, испускаемое железом-59, может также использоваться для визуализации методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Согласно данным, такой метод визуализации имеет ценность в случаях, когда в организм человека имплантированы металлы и проведение обычной магнитно-резонансной томографии может быть затруднено. Кроме того, при распаде атомов железа-59 испускаются β-частицы, поэтому оно также рассматривается как меченый агент для наночастиц, который может использоваться в исследованиях терапии опухолей.

Ранее получение наночастиц магнетита сталкивалось с такими проблемами, как сложность производства и хранения исходных материалов, а также строгие требования к контролю размера частиц. Например, хлорид железа, ранее использовавшийся для получения частиц магнетита, легко вступает в нежелательные химические реакции на воздухе; при использовании метода нейтронной активации также могут образовываться радиоактивные изотопы хлора, что влияет на дальнейшую обработку материала.

Схема эксперимента по получению наночастиц магнетита, меченных железом-59

В новом методе исследователи использовали высокочистый сульфат железа для синтеза наночастиц золь-гель методом; полученные частицы имели средний диаметр около 12 нанометров и обладали необходимыми суперпарамагнитными свойствами. Затем наночастицы были помещены в канал ядерного реактора ВВР-ц в Обнинске (Россия), где в результате активации тепловыми нейтронами образовались атомы железа-59.

Результаты исследования показали, что использование активированного металлического железа или сульфата железа для синтеза наночастиц магнетита, меченных железом-59, обладает высокой эффективностью. Исследователи полагают, что данный метод практически исключает образование нежелательных побочных продуктов, таких как радиоактивные изотопы хлора, и способствует масштабированию производства наночастиц железа-59 без зависимости от сложных и дорогостоящих процессов.