В недавно опубликованной работе группа учёных предложила новый метод синтеза суперпарамагнитных частиц Co и γ-Fe2O3. Им удалось поместить наночастицы в оболочку из термочувствительного полимера с использованием реакции термического разложения мателлорганических соединений в органическом растворителе. При низшей критической температуре растворения (НКТР) у полимеров на основе поли(N-изопропил-со-трет-бутилакриламида) существует переход от спиралевидной к глобулярной структуре. Такое превращение означает, что данный полимер водорастворим и, соответственно, является гидрофильным ниже НКТР, однако при температуре выше НКТР он становиться гидрофобным. Таким образом, мы можем растворить амфифильный со-полимер в горячем органическом растворителе, облегчая синтез монодисперсных наночастиц методом термического разложения, а при охлаждении, суспензия наночастиц осядет, и мы сможем удалить органический растворитель, заменив его водой.
Авторы работы перебрали порядка 10 различных полимеров, однако наиболее подходящими оказались только два: P1 для Co и P2 γ-Fe2O3 (см. рис.1). На рисунке 2 представлены TEM изображения полученных наночастиц. Их размер составляет 8±1 нм для Co и 7±1 для γ-Fe2O3. Результаты магнитных измерений (см. рис.3) показывают, что наночастицы являются суперпарамагнитными при нормальных условиях с температурами блокировки 6 и 92 K для Co и γ-Fe2O3, соответственно.
Одним из важнейших факторов, определяющих стабильность наночастиц, является их поверхностный заряд, который может быть определён через ζ-потенциал. Более высокий поверхностный заряд (или более высокое значение ζ-потенциала) означает то, что наночастицы будут отталкиваться друг от друга за счёт электростатических сил, то есть будут лучше стабилизированы в растворе. На рисунке 4 представлена зависимость ζ-потенциала от pH. Некоторый вклад в величину ζ-потенциала даёт и снятие протона с карбоксильной группы в более щелочных среда, однако авторы считаю, что основной вклад всё же вносит заряд поверхности.
Так же были проведены эксперименты по устойчивости данных наночастиц в водных растворах и растворах на основе фосфатного буфера. В обоих случаях была показана обратимость агрегации наночастиц при изменении температуры.
Возможно, что в скором времени с помощью этого метода будут синтезировать частицы для магнитной томографии, слежения за передвижением клеток в организме и анализировать эффективность лекарств.
