Ученые БФУ в составе международного коллектива представили новый композитный материал, основой которого стал ферромагнитный микропровод. По словам авторов, благодаря своим уникальным магнитным свойствам, материал послужит чувствительным элементом магнитного манипулятора для бесконтактного перемещения живых клеток. Такие разработки необходимы для сокращения времени проведения автоматизированных и мультимаркерных медицинских исследований и увеличения их эффективности. Результаты представлены в Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
К настоящему моменту проекты по разработке микроманипуляторов – устройств, которые преобразуют энергию в управляемое движение – приобрели большую актуальность в связи с растущим интересом к in vitro диагностике (IVD) и технологиям «Lab-on–a-Chip», рассказали специалисты Балтийского федерального университета имени И. Канта (БФУ). Подобные устройства используют в робототехнике, управляющих устройствах, космонавтике, биомедицине и микрохирургии, уточнили они.
В частности, эти технологи направлены на достижение возможности использования существенно меньших объемов образцов крови или других жидкостей по сравнению с современными методами. Данный метод диагностики требует использования компактного устройства, которое применимо как в специализированных исследовательских центрах, так и в медицинских учреждениях быстрого реагирования, подчеркнули эксперты.
Ученые БФУ совместно с зарубежными коллегами разработали новый материал с уникальными магнитными и магнитоупругими свойствами. По словам специалистов, созданный ими микропровод может стать ключевым элементом микроманипулятора для работы с живыми клетками.
«
«В данном проекте нами, совместно с коллегами из Испании, был разработан композитный материал – ферромагнитный микропровод с напыленной ассиметрично магнитной оболочкой. Дополнительное покрытие позволяет существенно расширить функционал материала», – рассказала младший научный сотрудник Научно-образовательного центра «Умные материалы и биомедицинские приложения» БФУ им. И. Канта Валерия Колесникова.
Она объяснила, что в работе был выбран аморфный магнитомягкий микропровод с металлической жилой состава Fe77,5B15Si7,5, а поликристаллическая оболочка (FeNi или Co) покрывала только половину микропровода вдоль оси. Были проведены исследования структурных и магнитных свойств композитов, в частности, восстановлен азимутальный статический магнитный профиль с помощью метода Керр-магнитометрии.Кроме того важно, что проект собрал специалистов из разных областей науки. Такие системы объединяют в себе несколько методов и подходов, требуют совместной вовлеченности исследователей из различных направлений физики, биологии, химии, медицины.
«Были также исследованы адгезивные свойства и шероховатость поверхности. Дополнительный анализ показывает, что композитные микропровода с мягкой/мягкой и с мягкой/твердой ассиметричными оболочками ведут себя по-разному во внешнем магнитном поле», – рассказала специалист. Это значит, что свойства манипулятора можно «настраивать» в зависимости от приложения.
Колесникова отметила, что сейчас коллектив работает над созданием цифрового двойника композита – компьютерной модели эксперимента, которая с помощью верифицирующих и корректирующих модель экспериментальных данных без затрат на материал сможет предсказывать свойства материала по заданным параметрам.
БФУ – участник программы государственной поддержки университетов России «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».
