처음으로 개별적으로 특성화 된 생물학적 차량의 자성 나노 입자 날짜: 2022년 5월 17일 원천: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie 요약: 자기 나노구조는 의료 응용을 위한 유망한 도구입니다. 생물학적 구조에 통합되어 체내 외부 자기장을 통해 약물을 방출하거나 암세포를 파괴할 수 있습니다. 그러나 지금까지는 이러한 나노입자의 자기적 특성에 대한 평균 정보만 얻을 수 있었으며 따라서 성공적인 치료 구현이 제한되었습니다. 이제 팀은 모든 단일 자성 나노입자의 특성 매개변수를 평가하는 새로운 방법을 고안하고 테스트했습니다.
자기 나노구조는 의료 응용을 위한 유망한 도구입니다. 생물학적 구조에 통합되어 체내 외부 자기장을 통해 약물을 방출하거나 암세포를 파괴할 수 있습니다. 그러나 지금까지는 이러한 나노입자의 자기적 특성에 대한 평균 정보만 얻을 수 있었으며 따라서 성공적인 치료 구현이 제한되었습니다. 이제 HZB의 팀은 모든 단일 자성 나노입자의 특성 매개변수를 평가하는 새로운 방법을 고안하고 테스트했습니다.
외부 자기장을 통해 인체를 통해 조종할 수 있는 나노자성 구조의 작은 차량을 상상해 보십시오. 목적지에 도착한 차량은 건강한 조직에 영향을 미치지 않으면서 약물을 방출하거나 암세포를 가열할 수 있습니다. 다양한 분야의 과학자들이 이 비전을 실현하기 위해 노력하고 있습니다. 스페인 Leioa에 있는 Universidad del País Vasco의 다학제 연구 그룹은 세포 내부에 자성 산화철 나노입자를 형성하는 놀라운 특성을 가진 소위 자기주성 박테리아의 재능을 탐구합니다. 직경이 약 50나노미터(혈구보다 100배 작음)인 이 입자는 박테리아 내에서 사슬로 배열됩니다. 스페인 팀은 암을 치료하기 위해 자기 온열제로 이러한 "자성 박테리아"를 사용하는 아이디어를 추구하고 있습니다.
이제 그들은 HZB의 Sergio Valencia가 이끄는 물리학 팀과 협력하여 자기 특성을 자세히 탐구했습니다. 이러한 모든 응용 분야의 성공 정도는 개별 나노자석의 자기 특성에 민감하게 의존합니다. 그러나 이러한 초소형 자기 구조에서 발생하는 신호는 매우 약하기 때문에 의미 있는 데이터를 얻으려면 수천 개의 이러한 구조에 대한 값을 평균화해야 합니다.
평균값이 충분하지 않습니다.
지금까지는 이러한 평균값만 측정할 수 있어 맞춤형 나노자석 응용 프로그램 설계에 몇 가지 제약이 있습니다. 그러나 이것은 바뀌었습니다. 스페인 물리학자 Lourdes Marcano는 BESSY II의 Valencia 팀에서 박사후 과정 동안 새로운 방법을 개발했습니다. "우리는 이제 여러 개별 나노자석의 자기 특성에 대한 정확한 정보를 동시에 얻을 수 있습니다."라고 그녀는 말합니다.
모든 단일 입자에 대한 자기 이방성
이 방법을 사용하면 생물학적 개체 내에 포함된 경우에도 개별 자기 나노구조의 자기 특성을 측정할 수 있습니다. BESSY II의 주사 투과 X선 현미경 MAXYMUS에서의 자기 이미징은 이론적 시뮬레이션의 도움으로 현미경 시야 내에서 각 단일 나노입자의 소위 자기 이방성에 대한 정보를 얻을 수 있게 해줍니다. 이 방법은 박테리아 내부의 자성 나노 입자의 자기 이방성을 결정함으로써 입증되었습니다. 자기 이방성은 자성 나노 입자가 임의의 방향으로 인가되는 외부 자기장에 어떻게 반응하는지를 설명하기 때문에 자기 나노 입자를 제어하고 조종하는 데 중요한 매개 변수입니다.
미래 표준 연구실 기술
"실제로 충분한 공간 분해능을 가진 생물학적 세포 내부의 자성 나노입자의 자기 이미징은 X선 현미경의 사용이 필요합니다. 불행히도 이것은 BESSY II와 같이 충분히 강력한 X선 방사선을 제공하는 대규모 연구 시설에서만 가능합니다. 그러나 미래에는 소형 플라즈마 X선 소스의 개발로 이 방법이 표준 실험실 기술이 될 수 있습니다."라고 Sergio Valencia가 말했습니다.