Нанокомпозиты оксид графена/оксид железа (GrO/FeOx) для биомедицины: синтез и исследования
Камзин А.С.1, Obaidat I.M.2, Козлов В.С.3, Воронина Е.В.4, Narayanaswamy V.5, Al-Omari I.A.6
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Department of Physics, United Arab Emirates University, Al-Ain, UAE
3Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова, Санкт-Петербург, Россия
4Институт физики Казанского федерального университета, Казань, Россия
5Department of Geology, United Arab Emirates University, Al-Ain, UAE
6Department of Physics, Sultan Qaboos University, P.O. Box 36, Muscat PC 123, Sultanate of Oman
Email: ASKam@mail.ioffe.ru, iobaidat@uaeu.ac.ae, kozlov_vs1@pnpi.nrcki.ru, evoronina2005@yandex.ru, ASKAM@mail.ioffe.ru, ialomari@squ.edu.om
Поступила в редакцию: 16 января 2021 г.
В окончательной редакции: 16 января 2021 г.
Принята к печати: 21 января 2021 г.
Выставление онлайн: 14 марта 2021 г.
Представлены исследования свойств и структуры магнитных нанокомпозитов оксид графена GrO/оксид железа FeOx, синтезированных механохимическим методом с различным содержанием компонент в весовых процентах, GrO : FeOx, а именно: 20 : 80, 50 : 50 и 80 : 20. Метод механохимического синтеза представляет собой механический процесс измельчения в шаровой мельнице в водной среде порошка оксида железа вместе с оксидом графена. Синтезированные магнитные нанокомпозиты GrO/FeOx исследованы методами рамановской спектроскопии, магнитометра с вибрирующим образцом и мёссбауэровской спектроскопии. Мёссбауэровские исследования позволили определить фазовый состав и структуру синтезированных магнитных нанокомпозитов GrO/FeOx. Данные мёссбауэровской спектроскопии показали, что композиты GrO/FeOx состоят из фазы магнетита Fe3O4 и магнитных наночастиц в парамагнитном состоянии, что согласуется с данными рентгеноструктурных исследований. По результатам мёссбауэровской спектроскопии установлено, что кроме магнетита в магнитных нанокомпозитах GrO/FeOx присутствует гематит alpha-Fe2O3, а также фазы, идентифицированные как карбиды железа и обедненные железом кластеры углерода. Последние не были обнаружены методом рентгеновской дифракции, по-видимому, потому, что их количество незначительно и они находятся в аморфном состоянии. Полученные результаты показывают, что графен является не просто источником углерода при помоле в шаровой мельнице, но обладает собственной реакционной способностью и способностью генерировать новые фазы при механохимической активации. На основании проведенных мёссбауэровских исследований получена уникальная и важная информация о магнитной структуре магнитных нанокомпозитов GrO/FeOx. Результаты исследований позволяют объяснить магнитные свойства магнитных нанокомпозитов GrO/магнитные частицы, что важно для разработки и синтеза с использованием оксида графена высокоэффективных магнитных нанокомпозитов для различных применений, в том числе, для биомедицины. Ключевые слова: нанокомпозит оксид графена/феррооксид, механохимический метод синтеза, мёссбауэровская спектроскопия.
- Handbook of Nanomaterials for Industrial Applications / Ed. Chaudhery Mustansar Hussain. Elsevier, Amsterdam (2018). 1076 с
- N. Ajinkya, X. Yu, P. Kaithal, H. Luo, P. Somani, S. Ramakrishna. Materials 13, 4644 (2020)
- V. Socoliuc, D. Peddis, V.I. Petrenko, M.V. Avdeev, D. Susan-Resiga, T. Szabo, R. Turcu, E. Tombacz, L. Vekas. Magnetochemistry 2, 2 (2019)
- N.V.S. Vallabani, S. Singh, A.S. Karakoti. Current Drug Metabolism 20, 457 (2019)
- E. Myrovali, N. Maniotis, T. Samaras, M. Angelakeris. Nanoscale Adv. 2, 408 (2020)
- A.G. Roca, L. Gutierrez, H. Gavilana, M.E.F. Brollo, S. Veintemillas-Verdaguer, M. del Puerto Morales. Adv. Drug Delivery Rev. 138, 68 (2019)
- I.M. Obaidat, V. Narayanaswamy, S. Alaabed, S. Sambasivam, C.V.V. Muralee Gopi. Magnetochemistry 5, 67 (2019)
- А.С. Камзин, I.M. Obaidat, А.А. Валлиулин, В.Г. Семенов, I.A. Al-Omari. ФТТ 62, 1715 (2020); А.С. Камзин, I.M. Obaidat, А.А. Валлиулин, В.Г. Семенов, I.A. Al-Omari. ФТТ 62, 1919 (2020)
- K. Simeonidis, C. Martinez-Boubeta, D. Serantes, S. Ruta, O. Chubykalo-Fesenko, R. Chantrell, J. Oro-Sole, L. Balcells, A.S. Kamzin, R.A. Nazipov, A. Makridis, M. Angelakeris. ACS Appl. Nano Mater. 3, 4465 (2020)
- S. Zhao, X. Yu, Y. Qian, W. Chen, J. Shen. Theranostics 10, 6279 (2020)
- K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov. Science 306, 666 (2004)
- D. Chen, H. Feng, J. Li. Chem. Rev. 112, 6027 (2012)
- I.S. Lyubutin, A.O. Baskakov, S.S. Starchikov, K.-Y. Shih, C.-R. Lin, Y.-T. Tseng, S.-S. Yang, Z.-Y. Han, Yu.L. Ogarkova, V.I. Nikolaichik, A.S. Avilov. Mater. Chem. Phys. 219, 411 (2018)
- S. Gurunathan, J.-H. Kim. Int. J. Nanomed. 11, 1927 (2016)
- P.T. Yin, S. Shah, M. Chhowalla, K.-B. Lee. Chem. Rev. 115, 2483 (2015)
- S.M. Mousavi, S.A. Hashemi, Y. Ghasemi, A.M. Amani, A. Babapoor, O. Arjmand. Drug Metabolism Rev. 51, 12 (2019)
- B. Thapa, D. Diaz-Diestra, D. Badillo-Diaz, R.K. Sharma, K. Dasari, S. Kumari, M.B. Holcomb, J. Beltran-Huarac, B.R. Weiner, G. Morell. Sci. Rep. 9, 5633 (2019)
- V. Narayanaswamy, I.M. Obaidat, A.S. Kamzin, S. Latiyan, S. Jain, H. Kumar, C. Srivastava, S. Alaabed, B. Issa. Int. J. Mol. Sci. 20, 3368 (2019)
- E. Peng, E.S.G. Choo, P. Chandrasekharan, C.T. Yang, J. Ding, K.H. Chuang, J.M. Xue. Small 8, 3620 (2012)
- H.P. Cong, J.J. He, Y. Lu, S.H. Yu. Small 6, 169 (2010)
- X. Yang, X. Zhang, Y. Ma, Y. Huang, Y. Wang, Y. Chen. J. Mater. Chem. 19, 2710 (2009)
- F. Li, Y. Huang, K. Huang, J. Lin, P. Huang. Int. J. Molec. Sci. 21, 390 (2020)
- S.A. Makharza, G. Cirillo, O. Vittorio, E. Valli, F. Voli, A. Farfalla, M. Curcio, F. Iemma, F.P. Nicoletta, A.A. El-Gendy, G.F. Goya, S. Hampel. Pharmaceuticals 19, 76 (2019)
- K. Mahmoudi, A. Bouras, D. Bozec, R. Ivkov, C. Hadjipanayis. International J. Hyperthermia 34, 1316 (2018)
- M. Sorescu, M. Allwes. MRS Advances 4, 155 (2019)
- W.S. Hummers, R.E. Offeman. J. Am. Chem. Soc. 80, 1339 (1958)
- D.C. Marcano, D.V. Kosynkin, J.M. Berlin, A. Sinitskii, Z. Sun, A. Slesarev, L.B. Alemany, W. Lu, J.M. Tour. ACS Nano 4, 4806 (2010)
- T.P. Yadav, R.M. Yadav, D.P. Singh. Nanosci. Nanotechnol. 2, 22 (2012)
- K. Zhu, Y. Ju, J. Xu, Z. Yang, S. Gao, Y. Hou. Acc. Chem. Res. 51, 404 (2018)
- C. Ding, S. Ni, Z. Chen. China Particuology 5, 357 (2007)
- M.E. Matsnev, V.S. Rusakov / AIP Conf. Proc. 1489, 178 (2012); M.E. Matsnev, V.S. Rusakov. AIP Conf. Proc. 1622, 40 (2014)
- N. Venkatesha, P. Poojar, Y. Qurishi, S. Geethanath, C. Srivastava. J. Appl. Phys. 117, 154702 (2015)
- V. Narayanaswamy, H. Kumar, C. Srivastava, S. Alaabed, M. Aslam, A. Mallya, I. Obaidat. Mater. Express 10, 314 (2020)
- A.L. Patterson. Phys. Rev. 56, 978 (1939)
- A. Kaniyoor, S. Ramaprabhu. AIP Advances 2, 032183 (2012)
- R.N. Panda, N.S. Gajbhiye, G. Balaji. J. Alloys Compd. 326, 50 (2001)
- S. M rup, E. Brok, C. Frandsen. J. Nanomaterials ID 720629 (2013)
- А.С. Камзин, А. Bingolbali, N. Dogan, Z. Yesil, M. Asilturk. Письма в ЖТФ 45, 19, 51 (2019)
- Я. Смит, Х. Вейн. Ферриты. Изд-во ИЛ., М. (1962). 504 с
- E. Murad, J.H. Johnston. Mossbauer spectroscopy applied to inorganic chemistry / Ed. G.J. Long. Plenum Ргеss, N.Y. (1987). V. 2. P. 507--582
- M. Starowicz, P. Starowicz, J. Zukrowski, J. Przewoznik, A. Lemanski, C. Kapusta, J. Banas. J. Nanopart. Res. 13, 7167 (2011)
- S.J. Oh, D.C. Cook, H.E. Townsend. Hyperfine Interact. 112, 59 (1998)
- V. Chlan, J. Zukrowski, A. Bosak, Z. Kakol, A. Koz owski, Z. Tarnawski, R. vRezncek, H. vStvepankova, P. Novak, L. Bia o, J.M. Honig. Phys. Rev. B 98, 125138 (2018)
- F. van der Woude, G.A. Sawatzky. Phys. Rev. B 4, 3159 (1971)
- И.Н. Захарова, М.А. Шипилин, В.П. Алексеев, А.М. Шипилин. Письма в ЖТФ 38, 2, 1 (2012)
- Р.Л. Аренц, Ю.В. Максимов, И.П. Суздалев, В.К. Имшенник, Ю.Ф. Крупянский. ФММ 36, 277 (1973)
- P. Matteazzi, G. Le Caer. J. Amer. Ceram. Soc. 74, 1382 (1991)
- В.А. Баринов, В.А. Цурин, В.А. Казанцев, В.Т. Суриков. ФММ 115, 57 (2014)
- M. Sorescu, R. Trotta. MRC Advances 1, 221 (2015)
- K. Loizou, S. Mourdikoudis, A. Sergides, M.O. Besenhard, C. Sarafidis, K. Higashimine, O. Kalogirou, S. Maenosono, N. Thi, K. Thanh, A. Gavriilidis. ACS Appl. Mater. Interfaces. 12, 28520 (2020)
- X.W. Liu, S. Zhao, Y. Meng, Q. Peng, A.K. Dearden, C.F. Huo, Y. Yang, Y.W. Li, X.D. Wen, Sci. Rep. 6, 26184 (2016)
- G. Schinteie, V. Kuncser, P. Palade, F. Dumitrache, R. Alexandrescu, I. Morjan, G. Filoti. J. Alloys Comp. 564, 27 (2013)
- F. Dumitrache, I. Morjan, C. Fleacaa, R. Birjega, E. Vasile, V. Kuncser, R. Alexandrescu. Appl. Surf. Science 257, 5265 (2011)
- H. Khurshid, Y.A. Abdu, E. Devlin, B.A. Issa, G.C. Hadjipanayis. RSC Adv. 10, 28958 (2020)
- X.W. Liu, Z. Cao, S. Zhao, R. Gao, Y. Meng, J.X. Zhu, C. Rogers, C.F. Huo, Y. Yang, Y.W. Lim, X.D. Wen. J. Phys. Chem. C 121, 21390 (2017)
- С.В. Ломаева. ФММ 104, 403 (2007)
- Е.П. Елсуков, Г.А. Дорофеев, В.М. Фомин, Г.Н. Коныгин, А.В. Загайнов, А.Н. Маратканова. ФММ 94, 43 (2002)
- E. Bauer-Grosse, G. Le Caer. Phil. Mag. 56, 485 (1987)
- I.S. Lyubutin, C.-R. Lin, Y.-T. Tseng, A. Spivakov, A.O. Baskakov, S.S. Starchikov, K.O. Funtov, C.-J. Jhang, Y.-J. Tsai, H.-S. Hsu. Mater. Charact. 150, 213 (2019)
- J. Yu, F. Chen, W. Gao, Y. Ju, X. Chu, S. Che, F. Sheng, Y. Hou. Nanoscale Horiz. 2, 81 (2017)
- A. Bordet, R.F. Landis, Y.W. Lee, G.Y. Tonga, J.M. Asensio, C.H. Li, P.-F. Fazzini, K. Soulantica, V.M. Rotello, B. Chaudret. ACS Nano 13, 2870 (2019)
- A. Gangwar, S.S. Varghese, S.S. Meena, C.L. Prajapat, N. Gupta, N.K. Prasad. J. Magn. Magn. Mater. 481, 251 (2019).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.