Ученые Санкт-Петербургского государственного университета совместно с исследователями из Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» и Дальневосточного федерального университета извлекли из атлантических раковин древнейших протистов магнитные наночастицы, которые в будущем могут найти применение в медицине. Результаты исследования опубликованы в материалах конференции Biogenic — Abiogenic Interactions in Natural and Anthropogenic Systems 2022.
Фораминиферы — это простейшие одноклеточные организмы сложной формы и структуры, размер которых в диаметре и поперечнике достигает всего 0,1−1 мм. Они представляют одну из древнейших форм жизни на планете. Осадочные породы, сформированные их раковинами за сотни тысяч лет, покрывают не менее четверти поверхности Земли, поэтому они используются для определения возраста недр при проведении буровых работ. Современные фораминиферы обитают преимущественно в морях и океанах, ранее ученые находили их на дне Марианской впадины на глубине более 10 тысяч метров, а также в соленых подпочвенных водах Центральной Азии.
Раковины фораминифер состоят преимущественно из соединений, содержащих кальций, углерод и кислород. При этом в раковинах также образуются наноразмерные включения металлов и их оксидов, например железа. Как отмечают ученые СПбГУ, механизмы формирования таких частиц до конца неизвестны, однако в перспективе фораминиферы могут использоваться в качестве потенциального источника для получения биосовместимых структур на основе магнитных наночастиц. Такие структуры могут применяться в персонализированной медицине, тканевой инженерии и других областях.
По словам авторов исследования, магнитные наночастицы естественного происхождения могут превосходить по физическим параметрам и биосовместимости аналоги, полученные в лаборатории. Для подтверждения этой научной гипотезы требуются масштабные исследования физико-химических и биологических свойств раковин фораминифер.
В рамках большого проекта по изучению раковин атлантических фораминифер научная группа, в состав которой вошли исследователи из Санкт-Петербургского университета, впервые извлекла несколько образцов, содержащих биогенные наночастицы магнетита. Как отметил докторант, доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Камиль Гареев, в найденных образцах удалось обнаружить наночастицы, которые обладают суперпарамагнитными свойствами, благодаря чему могут найти применение для решения задач персонализированной медицины, наноэлектроники и других.
Образцы для исследования были получены в ходе рейсов научно-исследовательского судна «Профессор Логачёв» НПП «Полярная морская геологоразведочная экспедиция» в район Срединно-Атлантического хребта. После завершения экспедиции найденные фораминиферы передали ученым из СПбГУ и ЛЭТИ. Исследователи с помощью метода магнитной сепарации отобрали раковины одноклеточных, которые содержали ферримагнитные включения, в том числе магнетит — природный оксид железа. Свойства железосодержащих образцов раковин ученые изучили с помощью комплекса современных методов, включающего оптическую и электронную микроскопию, рентгеновскую дифрактометрию, а также вибрационную магнитометрию.
«Биогенные минералы железа, обладающие ферримагнитными свойствами, встречаются во многих живых организмах: магнитотактических бактериях, некоторых видах протистов (водорослей и простейших) и эукариотов (насекомых, моллюсков, рыб, птиц и млекопитающих). Они участвуют в процессах магнитотаксиса (процесса движения бактерий под действием магнитного поля), в качестве средства для запасания железа, для укрепления тканей. Процессы биоминерализации у этих организмов довольно хорошо изучены (прежде всего образование магнетита в магнитотактических бактериях). В то время как механизмы образования минералов железа и его физиологические функции у эукариотических протистов, в частности у фораминифер, остаются в значительной степени неизвестными», — рассказала доцент СПбГУ (кафедра физики Земли) Елена Сергиенко.
В дальнейшем планируется более подробно изучить полученные наночастицы, их природу и возможности применения.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com