Разработка многофункциональных нанокомпозитов «Магнитные частицы – оксид кремния» с регулируемыми структурой и физико-химическими свойствами для применения в качестве современных сорбентов биомолекул и красителей, а также в качестве контрастных материалов для клинической диагностики : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. В. Паньков

Abstract

Объекты исследования: порошки, золи и суспензии Fe3O4/SiO2, γ-Fe2O3/SiO2, γ-Fe2O3/SiO2–NH2, γ-Fe2O3/SiO2–COOH, γ-Fe2O3/SiO2–C16, γ-Fe2O3/SBA-15, MnxFe3–xO4. Цель – разработка методов получения нанокомпозитных частиц на основе оксидов железа, перспективных для магнитной биосепарации, контрастирования изображений магниторезонансной томографии, сорбции красителей. Исследование включает: разработку методик синтеза нанокомпозитов «магнитное ядро – оболочка оксида кремния» и их функционализацию органическими группами; синтез твердых растворов ферритов металлов; стабилизацию дисперсий оксидом кремния, полимерами и полиэлектролитами; изучение структуры, морфологии, магнитных и релаксационных характеристик; изучение параметров выделения нуклеиновых кислот. В результате исследования разработаны методики синтеза нанокомпозитных частиц Fe3O4/SiO2 и γ-Fe2O3/SiO2 с использованием различных прекурсоров кремния, методики модификации данных нанокомпозитов органическими функционалами (–NH2, –COOH, –C16), подготовлены модельные биообразцы и оптимизированы протоколы выделения и анализа нуклеиновых кислот. Установлено влияние условий синтеза и состава оксидных материалов на их морфологию, кристаллическую структуру и физико-химические свойства. Экспериментально показано, что магнитные сорбенты Fe3O4/SiO2 и γ-Fe2O3/SiO2 проявляют высокую эффективность выделения нуклеиновых кислот из биологических образцов различной природы, сравнимую с коммерческими аналогами. Показано, что суспензии полученных магнитных сорбентов соответствует, предъявляемым к компоненту набора для выделения нуклеиновых кислот. Показана достаточно высокая сорбционная активность полученных материалов по отношению к красителям и ионам тяжелых металлов в водных растворах. Установлена высокая контрастирующая способность разработанных стабилизированных дисперсий на основе MnxFe3–xO4, что может быть использовано при визуализации изображений магниторезонансной томографии. Разработанные материалы являются перспективными для использования в клинической диагностике в составе наборов для выделения нуклеиновых кислот, в качестве контрастных материалов, а также сорбентов красителей и тяжелых металлов. В результате разработан опытно-промышленный технологический регламент для частиц магнитного сорбента выделения нуклеиновых кислот.