来自马克斯·普朗克智能系统研究所(MPI-IS)微纳与分子系统实验室和现代磁系统部门的科学家们已经成功地开发出了硬磁纳米磁体，可能有一天会使新的医疗程序和微创手术中的小型设备成为可能。利用一种铁铂合金，研究人员制造了细菌大小的钻形纳米螺旋桨。与来自弗朗西斯·克里克研究所研究人员发现，磁性纳米推进器具有完全的生物相容性，即对细胞没有不良影响，并且可以传递遗传物质。
“这个听起来很神奇的想法是，磁性引导的纳米推进器有一天可以使基因或药物的精确定位和传递成为可能，在医学上具有巨大的潜力。我们只是离实现它又近了一小步，”微纳米和分子系统实验室的负责人、纳米推进器研究领域的先驱皮尔·费舍尔(Peer Fischer)说。
在生物医学中使用磁性纳米颗粒的主要挑战是，一些常用的磁性材料表现出难以接受的高毒性(镍、钴)，其他磁性材料难以制备(铁酸锌)，化学稳定性低(铁腐蚀)或磁矩非常弱(氧化铁)。此外，到目前为止，商业上流行的钕铁硼(NdFeB)超级磁铁还不能在非常小的规模上制造或使用。因此，为这个应用找到一个完美的材料是非常具有挑战性的。
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研究人员通过制造一种新型磁性纳米推进器克服了这些限制。斯图加特的科学家们成功地培育出具有磁性的纳米结构，其性能优于已知最强的微磁体(NdFeB)，而且化学稳定性和生物相容性良好。这些新型纳米推进器是基于铁铂“L10”合金，非常有前途，因为它们结合了现实世界中需要的所有磁靶向应用。
由Gisela Schütz领导的MPI-IS现代磁系统部门先前已经实现了铁铂材料的这些优异磁性性能。“我们成功地生产出比世界上最好的钕化合物强50%的FePt纳米磁铁，”Schütz说。他们与微纳与分子系统实验室合作，使用专门的高真空纳米制造方法“掠射角沉积”(GLAD)，然后在接近700度的温度下退火，开发了一种FePt纳米螺旋桨的制造方法。与之前的项目一样，GLAD能够在短短几个小时内同时制造数十亿个纳米机器人，使这成为一个容易扩展的过程。
在弗朗西斯克里克研究所生物学家Maximiliano Gutierrez和Claudio Bussi以及马克斯普朗克医学研究所生物工程师Andrew Holle的支持下，该团队随后证明了无毒推进器能够有效地传递基因。他们在螺旋桨上涂上了绿色荧光蛋白的DNA编码。螺旋桨将DNA运送到肺癌细胞中，然后肺癌细胞开始发出绿光。研究人员能够精确地操纵螺旋桨通过细胞周围的细胞介质。由于其硬磁特性，可以与那些强大的NdFeB微磁铁相媲美，该螺旋桨是微纳与分子系统实验室有史以来制造的最快的螺旋桨，速度可达每秒13个螺旋桨长度。
该研究的第一作者文森特·卡迪里(Vincent Kadiri)预计，铁铂也将被用于制造其他微型和纳米器件。“我很高兴我们成功地用FePt构建了生物兼容的纳米推进器，它的性能超过了目前在该领域使用的技术。看到这将带来新的应用将是令人兴奋的。”FePt在微型机器人和多种生物医学应用方面显示出巨大的潜力。研究危险的结核病病原体的Maximiliano Gutierrez补充说:“生物兼容的纳米推进器可能代表一种非常聪明的策略，可以提供抗生素并解决抗菌素耐药性问题。”
