Труды КНЦ (Технические науки вып.3/2023(14))

Acknowledgments: the article was supported from the federal budget on the topic of state assignment for Institute of chemistry of FRC KCS SB RAS of Sciences” No. 0287-2021-0013 (Part 1), grant from the Russian Science Foundation (Project No. 22-23-20093), Krasnoyarsk Regional Fund of Science (Section 2). The study was performed using the equipment of the Krasnoyarsk Regional centre of Collective use of FRC KCS SB RAS. For citation: Microsphere functional materials for biomedical applications / T. A. Vereshchagina [et al.] // Transactions of the Kda Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 82-87. doi:10.37614/2949- 1215.2023.14.3.014. Введение Стеклокристаллические железоалюмосиликатные микросферы из летучих зол от сжигания каменного угля за счет возможности стабилизации их состава [1, 2] находят все более широкое применение в различных областях в качестве основы эффективных функциональных материалов, включая высокоселективные мембраны для диффузионного выделения гелия и водорода [3], катализаторы для процессов окислительной конденсации метана [4], композитные сорбенты для извлечения радионуклидов из жидких радиоактивных отходов [5, 6] и др. В контексте их использования в биотехнологии и диагностических методиках, среди разнообразных морфологических типов микросфер, отличающихся химическим и минерально­ фазовым составом, заслуживают внимание магнитные микросферы — ферросферы монолитного строения, текстура которых образована крупными кристаллитами феррошпинели, капсулированных в силикатном стекле [2], и полые микросферы (ценосферы) с тонкой стенкой на основе алюмосиликатного стекла с включениями нано- или микроразмерных феррошпинелей, обеспечивающих суперпарамагнитные или ферромагнитные свойства [1, 7]. Микросферический дизайн в сочетании с магнитными свойствами и наличием силикатной стеклофазы, являющейся источником поверхностных реакционноспособных ^Si-OH групп, позволяет использовать микросферы для создания магнитоуправляемых аффинных сорбентов с функционализированной поверхностью, активной в биоспецифическом связывании. Немагнитные ценосферы с высоким содержанием стеклофазы (свыше 95 мас. %) перспективны для создания микросфер с капсулированными в стекле радионуклидами редкоземельных металлов (Y -90, Lu-177 и др.), которые применяются для внутрисосудистой радиационной терапии злокачественных опухолей печени, известной как брахитерапия [8]. Целью данной работы являлось обобщение полученных экспериментальных данных по получению и тестированию свойств микросферических функциональных материалов на основе узких фракций ферросфер и ценосфер летучих зол от сжигания угля на примере двух областей применения в биотехнологии и медицине. Р езультаты исследований 1. Магнитоуправляемые аффинные сорбенты с иммобилизованными ионами Ni2+ [9]. Объектами специфического связывания магнитным сорбентом с иммобилизованными ионами N i2+ являются рекомбинантные белки, имеющие в своем составе фрагмент из 6 повторяющихся гистидиновых остатков (6His) по N ^ -концу [10]. Иммобилизация N i2+ на твердофазной подложке может осуществляться за счет образования координационных связей с полидентатным хелатирующим агентом [10] или ионной/ковалентной связи [11]. Свободные валентности хелатированного иона металла связываются с электронодонорными атомами азота гистидинового остатка. Способ ковалентной иммобилизации N i2+ наиболее предпочтителен, поскольку позволяет избежать недостатков хелатирующих сорбентов, в первую очередь дезактивации из-за вымывания катионов металла после каждого цикла использования. Сочетание магнитных свойств твердофазного носителя с прочной фиксацией металла на его поверхности является оптимальным для синтетических аффинных сорбентов данного типа, причем дизайн большинства из них может быть охарактеризован как «ядро- оболочка», поскольку базируется на магнитном ядре, покрытом силикатной оболочкой [12]. Применение уже готовых магнитных микрошариков подобного строения с высоким содержанием Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 3. С. 82-87. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 3. P. 82-87. © Верещагина Т. А., Кутихина Е. А., Красицкая В. В., Франк Л. А., Аншиц А.Г., 2023 83