Исследователи из БФУ имени И. Канта и НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Индии получили магнитные наночастицы с использованием аира (Acorus сalamus). Авторы показали их эффективность против некоторых видов патогенных грибов, поражающих культурные растения. Разработанная учеными технология позволит получать наночастицы с использованием дешевого растительного сырья и снизить воздействие вредных реагентов на окружающую среду.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nano-Structures & Nano-Objects.

Из-за уникальных свойств наночастицы используют в самых различных областях: от медицины до нефтяной промышленности. Их свойства сильно зависят от размера и формы; наибольшее значение имеет отношение площади поверхности к объему. Чем оно больше, тем значительней оказывается локальное влияние наночастиц.

Применение магнитных наночастиц, которыми можно управлять внешним магнитным полем или которые могут выделять тепло под его действием, является перспективным для биологии и медицины. Например, частицы с большим магнитным моментом используются как в медицинской диагностике, так и при лечении различных заболеваний. Некоторые исследования также выявили механизм противогрибковых свойств магнитных наночастиц. Для этих целей предложено использовать феррит бария в биосовместимой оболочке.

«Существуют несколько методов получения наночастиц в защитной оболочке, но их основной недостаток — использование токсичных реагентов. Мы разработали «зеленую» технологию производства наночастиц феррита бария с использованием экстракта корня аира. Их поверхность имеет дополнительные биоактивные свойства. При этом они обладают необходимыми магнитными и геометрическими характеристиками», — рассказывает одна из исследователей, профессор БФУ имени И. Канта Лариса Панина.

Как корни, так и листья аира обладают антиоксидантным, антимикробным и инсектицидным действием. Растительный экстракт использовался в качестве нетоксичного реагента, необходимого для производства наночастиц с поверхностным покрытием. Экстракт из высушенных корней аира ученые смешали с солями бария и железа и водой. Этот раствор нагревается до испарения жидкости и получения порошка. Наночастицы формировались при его дальнейшем спекании при температуре до 900 °C.

Чтобы изучить морфологию частиц, авторы исследования использовали сканирующую электронную микроскопию. Метод основан на сканировании поверхности исследуемого объекта пучком электронов и позволяет рассмотреть фрагменты величиной в несколько нанометров.

Наночастицы имели средний размер от 20 до 50 нм и гексагональную форму. Ученые также выяснили кристаллическую структуру и элементный состав частиц с помощью рентгеноструктурного анализа и энергодисперсионной спектроскопии. Оказалось, что полученные по «зеленой» технологии наночастицы не имели никаких примесей.

Синтезированные частицы феррита бария активны против четырех различных грибков, которые вызывают болезни плодовых и цветочных культурных растений. Даже низкая их концентрация замедляет рост патогенов. В результате реакции Фентона, при которой ионы железа в феррите бария вступают в реакцию с пероксидами, образуются реактивные формы кислорода, такие как радикал ·OH, — чрезвычайно активные частицы. Они вступают в реакцию с веществами клеточной стенки, повреждают ее и тем самым замедляют рост патогена. Авторы исследования предполагают, что благодаря такому универсальному механизму полученные ими наночастицы активны и против других видов грибков.