Магнитные наночастицы, перспективные для адресной доставки лекарств, обнаружила в раковинах древнейших одноклеточных организмов — фораминифер, команда ученых Санкт Петербургского госуниверситета (СПбГУ), Санкт Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» и Дальневосточного федерального университета, 30 января сообщает пресс-служба СПбГУ.

Этой научной группе, работающей в рамках большого проекта по изучению раковин атлантических фораминифер, впервые удалось извлечь несколько образцов, содержащих биогенные наночастицы магнетита.

Фораминиферы представляют собой простейшие одноклеточные организмы сложной формы и структуры, размер которых в диаметре и поперечнике составляет не более 0,1–1 мм. Они являются протистами, представляющими одну из древнейших форм жизни на Земле.

Их раковинами за сотни тысяч лет сформированы осадочные породы, которые покрывают около четверти поверхности нашей планеты. Это позволяет использовать их для определения возраста недр при проведении буровых разведочных работ.

Виды современных фораминифер, которые обитают в основном в морях и океанах, ученые находили и на дне Марианской впадины на глубине более 10 тыс. метров, и в соленых подпочвенных водах Средней Азии.

Состав раковин фораминифер в основном представлен соединениями, содержащими кальций, углерод и кислород. Однако в них содержатся и наноразмерные включения металлов и их оксидов, например железа. В настоящее время до конца неизвестны механизмы формирования таких частиц.

Но так как эти частицы в некоторых случаях обладают суперпарамагнитными свойствами, а также биосовместимостью, превосходя по физическим параметрам и биосовместимости аналоги, полученные в лаборатории, то ученые предполагают в будущем использовать фораминиферы как источник биосовместимых структур на основе магнитных наночастиц.

Такие структуры можно будет применять в персонализированной медицине, тканевой инженерии и некоторых других областях. Однако подтверждение этой гипотезы потребует масштабных исследований физико-химических и биологических свойств раковин фораминифер.

Результаты исследований образцов фораминифер, полученных в ходе рейсов научно исследовательского судна «Профессор Логачёв» НПП «Полярная морская геологоразведочная экспедиция», ученые из СПбГУ и ЛЭТИ представили в статье «Магнитные свойства и состав включений в раковинах фораминифер Срединно-Атлантического хребта», опубликованной в материалах конференции Biogenic— Abiogenic Interactions in Natural and Anthropogenic Systems 2022.

Методом магнитной сепарации ученые отобрали из представленных образцов раковины одноклеточных, которые содержали ферримагнитные включения, в том числе магнетит — природный оксид железа.

Изучение свойств таких железосодержащих образцов раковин ученые провели с помощью ряда современных методов, таких как оптическая и электронная микроскопия, рентгеновская дифрактометрия и вибрационная магнитометрия.

Доцент СПбГУ с кафедры физики Земли Елена Сергиенко пояснила:

«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».

При том что процессы биоминерализации у этих организмов довольно хорошо изучены, механизмы образования минералов железа и его физиологические функции у эукариотических протистов, и фораминифер в том числе, еще малоизвестны, отметила Елена Сергиенко.

В планах исследователей в дальнейшем более подробно изучить полученные наночастицы, их физические свойства и возможности применения в медицине и других областях.