Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2024, выпуск 3 » Статья стр. 460
<<<>>>
Функционализация наночастиц Co1-xZnxFe2O4 полиэтиленгликолем (Co1-xZnxFe2O4@ПЭГ) (при x=0, 0.1, 0.2, 0.4 и 0.6) для биомедицинских применений
Камзин А.С.1, Семенов В.Г.2, Камзина Л.С.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: ASKAM@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 1 февраля 2024 г.
В окончательной редакции: 1 февраля 2024 г.
Принята к печати: 2 февраля 2024 г.
Выставление онлайн: 13 марта 2024 г.
PDF версия
Обширные исследования магнитных наночастиц (МНЧ) показали их огромный потенциал для применения в различных областях, в том числе и в биомедицине. Однако создаваемые МНЧ должны обладать долгосрочной коллоидной стабильностью, что является непростой задачей, поскольку при синтезе и функционализации МНЧ для конкретного применения необходимо учитывать химические, физические, биологические факторы и условия. Регулируя природу ядра (частицы), оболочки (покрытия) и лигандов (материала покрытия), можно создавать МНЧ, обладающие долгосрочной коллоидной стабильностью для широкого спектра применений, в том числе для диагностики и терапии различных заболеваний с требуемой биосовместимостью и функциональностью. В связи с этим работа посвящена синтезу МНЧ Co1-xZnxFe2O4, функционализации (покрытия) частиц полиэтиленгликолем (ПЭГ) и исследованиям влияния покрытия на свойства полученных магнитных нанокомпозитов Co1-xZnxFe2O4@ПЭГ. Для изучения свойств МНЧ и МНК использовались инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (ИК-ПФ), рентгеновская дифракционная (РД) и мёссбауэровская спектроскопия (МСп). Формирование слоя ПЭГ на частицах подтверждено методом инфракрасной спектроскопии. Анализ мёссбауэровских спектров и функций распределения эффективных магнитных полей позволяет утверждать, что при функционализации МНЧ Co1-xZnxFe2O4 частицы с приблизительно одинаковыми свойствами объединяются и формируются в кластеры, покрытые поверхностно-активным веществом. Нагрев МНК Co1-xZnxFe2O4@ПЭГ (0≤ x≤0.4) до требуемой для гипертермической терапии температуры (44-46oС) достигается за 60 секунд при наложении внешнего переменного магнитного поля частотой 2.0 MHz и напряженностью 4.5 kA/m. Синтезированные и покрытые ПЭГ МНК Co1-xZnxFe2O4@ПЭГ могут быть использованы для магнитно-резонансной томографии, а также в качестве источников тепла для магнитной гипертермической терапии. Ключевые слова: магнитные наночастицы, функционализация частиц, магнитные жидкости, мёссбауэровская спектроскопия.
  1. Ferrite Nanostructured Magnetic Materials Technologies and Applications / Ed. Jitendra Pal Singh, Keun Hwa Chae, Ramesh Chandra Srivastava, Ovidiu Florin Caltun. 1st ed. Woodhead Publishing (2023). 926 p
  2. Magnetic Nanoparticles for Biomedical Applications / Ed. Martin F. Desimone, Rajshree B. Jotania. Publ. Mater. Res. Forum LLC. USA (2023). 316 p
  3. A. Mittal, I. Roy, S. Gandhi. Magnetochemistry 8, 107 (2022). https://doi.org/10.3390/magnetochemistry8090107
  4. M. Hepel. Magnetochemistry 6, 3 (2020). DOI: 10.3390/magnetochemistry6010003
  5. V. Socoliuc, D. Peddis, V.I. Petrenko, M.V. Avdeev, D. Susan-Resiga, T. Szabo, R. Turcu, E. Tombacz, L. Vekas. Nanoscale 14, 4786 (2022). DOI: 10.1039/d1nr05841j
  6. S.I. Ahmad. J. Magn. Magn. Mater. 562, 169840 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169840
  7. B. Pacakova, S. Kubickova, A. Reznickova, D. Niznansky, J. Vejpravova. Spinel Ferrite Nanoparticles: Correlation of Structure and Magnetism. In: Magnetic Spinels --- Synthesis, Properties and Applications. TechOpen / Ed. M.S. Seehra. (2017). Ch. 1. P. 4--29. DOI: 10.5772/66074
  8. M.G. Goodarz, E.B. Saion, M.H. Hashim, A.H. Shaari, H.A. Ahangar. Solid State Commun. 15, 1031 (2011). https://doi.org/10.1016/j.ssc.2011.04.018
  9. E.C. Mendonca, C.B.R. Jesus, C.T. Meneses, J.G.S. Duque. J. Supercond. Nov. Magn. 26, 2329 (2013). DOI: 10.1007/s10948-012-1426-3
  10. G. Vaidyanathana, S. Sendhilnathan. Physica B 403, 2157 (2008)
  11. А.С. Камзин, D.S. Nikam, S.H. Pawar. ФТТ 59, 1, 149 (2017). https://journals.ioffe.ru/articles/54749. [A.S. Kamzin, D.S. Nikam, S.H. Pawar. Phys. Solid State 59, 1, 156 (2017). https://link.springer.com/article/10.1134/S1063783417010127]
  12. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, В.Г. Семенов, V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari, B. Issa, И.В. Бурьяненко. ФТТ 65, 3, 482 (2023). DOI: 10.21883/FTT.2023.03.54749.544 [A.S. Kamzin, I.M. Obaidat, V.G. Semenov, V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari, B. Issa, I.V. Buryanenko. Phys. Solid State 65, 3, 470 (2023). DOI: 10.21883/PSS.2023.03.55591.544]
  13. V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari, A.S. Kamzin, B. Issa, H.O. Tekin, H. Khourshid, H. Kumar, A. Mallya, S. Sambasivam, I.M. Obaidat. Nanomater. 11, 5, 1231 (2021). https://doi.org/10.3390/nano11051231
  14. A. Doaga, A.M. Cojocariu, C.P. Constantin, R. Hempelmann, O.F. Caltun. AIP Conf. Proc. 1564, 123 (2013). DOI: 10.1063/1.4832806
  15. M. Albino, E. Fantechi, C. Innocenti, A. Lopez-Ortega, V. Bonanni, G. Campo, F. Pineider, M. Gurioli, P. Arosio, T. Orlando, G. Bertoni, C.D. Fernandez, A. Lascialfari, C. Sangregorio. J. Phys. Chem. C 123, 10, 6148 (2019). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b10998
  16. F. Sharifianjazi, M. Moradi, N. Parvin, A. Nemati, A.J. Rad, N. Sheysi, A. Abouchenari, A. Mohammadi, S. Karbasi, Z. Ahmadi, A. Esmaeilkhanian, M. Irani, A. Pakseresht, S. Sahmani, M.S. Asl. Ceram. Int. 46, 11, Part B, 18391 (2020)
  17. V. Socoliuc, M.V. Avdeev, V. Kuncser, Rodica Turcu, Etelka Tombacz, L. Vekas. Nanoscale 14, 4786 (2022). https://doi.org/10.1039/D1NR05841J
  18. D.S. Nikam, S.V. Jadhav, V.M. Khot, R.S. Ningthoujam, C.K. Hong, S.S. Malic, S.H. Pawar. RSC Adv. 4, 12662 (2014). DOI: 10.1039/c3ra47319h
  19. C. Nayek, K. Manna, G. Bhattacharjee, P. Murugavel, I. Obaidat. Magnetochemistry 3, 19 (2017). DOI: 10.3390/magnetochemistry3020019
  20. A.S. Karakoti, R. Shukla, R. Shanker, S. Singh. Adv. Colloid Interface Science 215, 28 (2015). http://dx.doi.org/10.1016/j.cis.2014.11.004
  21. Nguyen T.K. Thanh, Luke A.W. Green. Nano Today 5, 213 (2010). DOI: 10.1016/j.nantod.2010.05.003
  22. M. Mikhaylova, Y.S. Jo, D.K. Kim, N. Bobrysheva, Y. Andersson, T. Eriksson, M. Osmolowsky, V. Semenov, М. Muhammed. Hyperfine Interactions 156/157, 257 (2004)
  23. K. Mavzeika, V. Bevcyte, Yu.O. Tykhonenko-Polishchuk, M.M. Kulyk, O.V. Yelenich, A.I. Tovstolytkin. Lithuanian J. Phys. 58, 267 (2018)
  24. T.J. Daou, J.M. Grene`che, G. Pourroy, S. Buathong, A. Derory, C. Ulhaq-Bouillet, B. Donnio, D. Guillon, S. Begin-Colin. Chem. Mater. 20, 5869 (2008)
  25. W.B. Mdlalose, S.R. Mokhosi, S. Dlamini, T. Moyo, M. Singh. AIP Advances 8, 056726 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5007760
  26. V. Kuncser, G. Schinteie, B. Sahoo, W. Keune, D. Bica, l. Vekas, G. Filoti. Roman. Rep. Phys. 58, 273 (2006)
  27. V. Kuncser, G. Schinteie, B. Sahoo, W. Keune, D. Bica, l. Vekas, G. Filoti. J. Phys.: Condens. Matter 19, 016205 (2007). DOI: 10.1088/0953-8984/19/1/016205
  28. M. Kaur, M. Kaur, D. Singh, A.C. Oliveira, V.K. Garg, V.K. Sharma. Nanomaterials 11, 1471 (2021). https:// doi.org/10.3390/nano11061471
  29. B. Wareppam, E. Kuzmann, V.K. Garg, L.H. Singh. J. Mater. Res. 28, 937 (2022). DOI: 10.1557/s43578-022-00665-4
  30. Materials Science and Materials Engineering. Comprehensive Nanoscience and Nanotechnology / Ed. S. M rup, M.F. Hansen, C. Frandsen. Magnetic Nanoparticles. V. 1 (2019). P. 89--140. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.11338-4
  31. C. Frandsen, S. M rup. Phys. Rev. Lett. 94, 039708 (2005)
  32. M. Sajida, J. P otka-Wasylka. Microchem. J. 154, 104623 (2020). https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.104623
  33. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, В.Г. Семенов, V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari, B. Issa, И.В. Бурьяненко. ФТТ 64, 6, 712 (2022). DOI: 10.21883/FTT.2022.06.52406.298 [A.S. Kamzin, I.M. Obaidat, V.G. Semenov, V. Narayanaswamy, I.A. Al-Omari, B. Issa, I.V. Buryanenko. Phys. Solid State. 64, 6, 714 (2022). DOI: 10.21883/PSS.2022.06.53838.298]
  34. E. Umut, M. Coskun, H. Gungunes, V. Dupuis, A.S. Kamzin. J. Supercond. Nov. Magn. 34, 3, 913 (2021). https://doi.org/10.1007/s10948-020-05800-y
  35. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, А.А. Валлиулин, В.Г. Семенов, I.A. Al-Omari. ФТТ 62, 11, 1919 (2020). DOI: 10.21883/FTT.2020.11.50071.062 [A.S. Kamzin, I.M. Obaidat, A.A. Valliulin, V.G. Semenov, I.A. Al-Omari. Phys. Solid State 62, 11, 2167 (2020)]. DOI: 10.1134/S1063783420110153]
  36. S. Morup, J.A. Dumesic, H. Tops e. In: Mossbauer spectroscopy applications / Ed. R.L. Cohen. Academic, N.Y. (1990). P. 1
  37. V. Kuncser, O. Crisan, G. Schinteie, F. Tolea, P. Palade, M. Valeanu, G. Filoti. Modern Trends in Nanoscience. Editura Academiei Romane, Bucharest (2013). V. 197
  38. В.Г. Семенов, В.В. Панчук. Программа математической обработки мёссбауэровских спектров MossFit. Частн. сообщение (2015)
  39. P.A. Rao, K.S. Rao, T.R.K.P. Raju, G. Kapusetti, M. Choppadandi, M.C. Varma, K.H. Rao. J. Alloys Comp. 794, 60 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.242
  40. M.I.A.A. Maksoud, A. El-Ghandour, G.S. El-Sayyad, R.A. Fahim, A.H. l-Hanbaly, M. Bekhit, E.K. Abdel-Khalek, H.H. El-Bahnasawy, M.A. Elkodous, A.H. Ashour, A.S. Awed. J. Inorg. Organomet. Polym. Mater. 30, 3709 (2020). https://doi.org/10.1007/s10904-020-01523-8
  41. D.S. Nikam, S.V. Jadhav, V.M. Khot, R.A. Bohara, C.K. Hong, S.S. Malib, S.H. Pawar. RSC Adv. 5, 2338 (2015). https://doi.org/10.1039/c4ra08342c
  42. M.S. Hossain, Md.B. Alam, M. Shahjahan, M.H.A. Begum, Md.M. Hossain, S. Islam, N. Khatun, M. Hossain, M.S. Alam, Md. Al-Mamun. J. Adavanc. Dielectr. 8, 4, 1850030 (2018). DOI: 10.1142/S2010135X18500303
  43. K.M. Batoo, E.H. Raslan, Y. Yang, S.F. Adil, M. Khan, A. Imran, Y. Al-Douri. AIP Advances 9, 055202 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5078411
  44. J. Lopez, W.R. Aguirre-Contreras, M.E. Gomez, G. Zambrano. Int. J. Appl. Natur. Sci. 6, 2, 47 (2017)
  45. M.B. Ali, K.E. Maalam, H.E. Moussaoui, O. Mounkachi, M. Hamedoun, R. Masrour, E.K. Hlil, A. Benyoussef. J. Magn. Magn. Mater. 398, 20 (2016). http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.08.097
  46. V. Bartunvek, D. Sedmidubsky, vS. Huber, M. vSvecova, P. Ulbrich, O. Jankovsky. Materials 11, 1241 (2018). DOI: 10.3390/ma11071241
  47. N. Monni, V. Mameli, S.A. Sahadevan, S. Gai, C. Cannas, M.L. Mercuri. J. Nanosci. Nanotechnology 19, 5043 (2019). DOI: 10.1166/jnn.2019.16792
  48. Y. Koseoglu, A. Baykal, M.S. Toprak, F. Gozuak, A.C. Basaran, B. Aktas. J. Alloys Comp. 462, 209 (2008)
  49. X.H. Liu, J. Yang, L. Wang, X.J. Yang, L.D. Lu. Mater. Sci. Eng. A 289, 7483 (2003)
  50. V.M. Khotn, A.B. Salunkhe, J.M. Ruso, S.H. Pawar. J. Magn. Magn. Mater. 384, 335 (2015)
  51. G.A. Sawatzky, F. Van Der Woude, A.H. Morrish. Phys. Rev. 187, 2, 747 (1969)
  52. F. van Der Woude, G.A. Sawatzky. Phys. Rev. B 4, 9, 3159 (1971)
  53. Q. Lin, J. Xu, F. Yang, J. Lin, H. Yang, Y. He. Materials 11, 10, 1799 (2018). DOI: 10.3390/ma11101799
  54. S.C. Bhargava, P.K. Iyengar. Phys. Status Solidi B 53, 1, 359 (1972). https://doi.org/10.1002/pssb.2220530138
  55. G.V. Duong, N. Hanh, D.V. Linh, R. Groessinger, P. Weinberger, E. Schafler, M. Zehetbauer. J. Magn. Magn Mater. 311, 1, 46 (2007). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.11.167
  56. R.H. Kodama, A.E. Berkowitz, E.J. McNiff, S. Foner. J. Appl. Phys. 81, 8, 5552 (1997). DOI: 10.1063/1.364659
  57. А.С. Камзин, В.Г. Семенов, I.A. Al-Omari, V. Narayanaswamy, B. Issa. ФТТ 65, 8, 1415 (2023). DOI: 10.21883/FTT.2023.08.56164.122. [A.S. Kamzin, V.G. Semenov, I.A. Al-Omari, V. Narayanaswam, B. Issa. Phys. Solid State 65, 8, 1363 (2023). DOI: 10.21883/PSS.2023.08.56586.122].
  58. А.С. Камзин, N. Dogan, O.M. Dogan, В.Г. Семенов. ФТТ 65, 8, 1426 (2023). DOI: 10.21883/FTT.2023.08.56165.127. [A.S. Kamzin, N. Dogan, O.M. Dogan, V.G. Semenov. Phys. Solid State 65, 8, 1373 (2023). DOI: 10.21883/PSS.2023.08.56587.127]
  59. K. Haneda, A.H. Morrish. J. Appl. Phys. 63, 8, 4258 (1988). DOI: 10.1063/1.340197
  60. J.M.D. Coey. Phys. Rev. Lett. 27, 17, 1140 (1971)
  61. Mossbauer Spectroscopy Applied to Magnetism and Material Science / Eds G.J. Long, F. Grandjean. Plenum Press, N.Y. (1993). 479 p
  62. А.С. Камзин, Л.П. Ольховик, В.Л. Розенбаум. ЖЭТФ 111, 4, 1426 (1997). [A.S. Kamzin, L.P. Ol'khovik, V.L. Rozenbaum. JETP 84, 4, 788 (1997)]
  63. А.С. Камзин, Л.А. Григорьев. Письма в ЖТФ 16, 6, 38 (1990). [A.S. Kamzin, L.A. Grigor'ev. Sov. Tech. Phys. Lett. 6, 6, 417 (1990)]
  64. M.E. Matsnev, V.S. Rusakov. AIP Conf. Proc. 1489, 1, 178 (2012)
  65. Г.Н. Коныгин, О.М. Немцова, В.Е. Порсев. Журн. приклад. спектроскопии 86, 3, 374 (2019)
  66. S. M rup. Hyperfine Interactions 90, 171 (1994). https://doi.org/10.1007/BF02069126
  67. P.V. Hendriksen, C.A. Oxborrow, S. Linderoth, S. Morup, M. Hanson, C. Johansson, F. Bi;ldker, K. Davies, S.W. Charles, S. Wells. Nucl. Instr. Meth. B 76, 138 (1993)
  68. J. Jing, F. Zhao, X. Yang, U. Gonser. Hyperfine Interactions 54, 571 (1990)
  69. J. Giri, P. Pradhan, T. Sriharsha, D. Bahadur. AIP J. Appl. Phys. 97, 10Q916 (2005). https://doi.org/10.1063/1.1855131
  70. R. Hergt, R. Hiergeist, M. Zeisberger, G. Glockl, W. Weitschies, L.P. Ramirez, I. Hilger, W.A. Kaiser. J. Magn. Magn. Mater. 280, 358 (2004).

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme