Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2025, выпуск 9 » Статья стр. 1748
<<<>>>
Структура и свойства глицин-нитратно модифицированных наночастиц оксида железа для биомедицинских применений
Камзин А.С.1, Козенков И.2, Свиридова Т.2, Родионова В.2, Омельянчик A.2,3
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта, Калининград, Россия
3Department of Chemistry and Industrial Chemistry (DCIC), University of Genova, Genova, Italy
Email: askam@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 21 сентября 2025 г.
В окончательной редакции: 21 сентября 2025 г.
Принята к печати: 29 сентября 2025 г.
Выставление онлайн: 21 октября 2025 г.
PDF версия
Изучены свойства, структура и размеры полученных методом глицин-нитратного синтеза частиц оксида железа, в зависимости от количества глицина в реакционной смеси от 0.0 mol, 0.1 mol, 0.3 mol и до 0.6 mol. Данные мессбауэровской спектроскопии показали, что синтезированные частицы являются однофазными наночастицами феррита-шпинели магнетита (Fe3O4). Результаты рентгеновских дифракционных и мессбауэровских исследований показывают, что с повышением концентрации глицина (0.1 mol, 0.3 mol и 0.6 mol) размеры частиц уменьшаются от 11 nm, 10 nm и до 6 nm соответственно. Данные мессбауэровских исследований частиц указывают на различия магнитных структур поверхностного слоя и объема частиц, что существенно влияет на свойства наночастиц. Разработан подход по созданию специальных наночастиц оксида железа для диагностики и терапии (тераностики) заболеваний человека. Ключевые слова: магнитные наночастицы, функционализация, магнитные свойства, магнитная структура.
  1. Ferrites and Ferrates: Chemistry and Applications in Sustainable Energy and Environmental Remediation. Ed-s. V.K. Sharma, R. Doong, H. Kim, R.S. Varma, D.D. Dionysiou. ACS Symposium Series; Volume American Chemical Society: Washington, DC, 2016. DOI: 10.1021/bk-2016-1238
  2. E.V. Tomina, B.V. Sladkopevtsev, N.A. Tien, V.Q. Mai. Inorganic Mater., 59, 13, 1363 (2023). DOI: 10.1134/S0020168523130010
  3. Nanoparticles for Biomedical Applications: Fundamental Concepts, Biological Interactions and Clinical Applications. Ed. E.J. Chung, L. Leon, C. Rinaldi. Elsevier (2019). 440 p
  4. Hybrid Nanostructures for Cancer Theranostics. Ed. R.A. Bohara, N. Thorat. Elsevier Inc. (2019). 424 p
  5. F. Fabris, E. Lima, Jr.E. De Biasi, H.E. Troiani, M.V. Mansilla, T.E. Torres, R.F. Pacheco, M.R. Ibarra, G.F. Goya, R.D. Zysler, E.L. Winkler. Nanoscale 11, 3164 (2019)
  6. I.M. Obaidat, V. Narayanaswamy, S. Alaabed, S. Sambasivam, C.V.V.M. Gopi. Magnetochemistry 5, 67 (2019). https://doi.org/10.3390/magnetochemistry5040067
  7. R.K. Gilchrist, R. Medal, W.D. Shorey, R.C. Hanselman, J.C. Parrott, C.B. Taylor. Ann. Surg. 146, 596 (1957)
  8. M.R. Ghazanfari, M. Kashefi, S.F. Shams, M.R. Jaafari. Biochemistry Research International.Volume 2016, Article ID 7840161
  9. B. Gleich, J. Weizenecker. Nature. 435, 1214 (2005). https://doi.org/10.1038/nature03808
  10. Gleich, J. Weizenecker, H. Timminger, C. Bontus, I. Schmale, J. Rahmer, J. Schmidt, J. Kanzenbach, J. Borgert, in Proc. ISMRM, 18, 1920 (2010)
  11. А.С. Камзин, N. Dogan, Л.С. Камзина, А.В Копылов. ФТТ, 67, 2, 356 (2025). DOI: 10.61011/FTT.2025.02.59992.29-25
  12. N. Dogan, O.M. Dogan, M. Irfan, F. Ozel, A.S. Kamzin, V.G. Semenov, I.V. Buryanenko. J. Magn. Magn. Mater. 561, 169654 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169654
  13. А.С. Камзин, G. Caliskan, N. Dogan, A. Bingolbali, В.Г. Семенов, И.В. Бурьяненко. ФТТ, 64, 10, 1570 (2022). DOI: 10.21883/FTT.2022.10.53107.391. [A.S. Kamzin, G. Caliskan, N. Dogan, A. Bingolbali, V.G. Semenov, I.V. Buryanenko. Phys. Sol. State, 64, 10, 1550 (2022). DOI: 10.21883/PSS.2022.10.54249.391]
  14. N. Dogan, G. Caliskan, M. Irfan. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 34, 390 (2023). https://doi.org/10.1007/s10854-022-09799-x
  15. W. Li, X. Jia, L. Yin, Z. Yang, H. Hui, J. Li, W. Huang, J. Tian, S. Zhang. iLIVER 1, 237 (2022). https://doi.org/10.1016/j.iliver.2022.10.003
  16. B.A. Zasonska, V.I. Patsula, R. Stoika, D. Horak. Surface-Modified Magnetic Nanoparticles for Cell Labeling. In Book "Process Advancement in Chemistry and Chemical Engineering Research". Ch. 17, p. 275. 2016 Academic Press. https://doi.org/10.1201/b19839
  17. S. Liu, B. Yu, S. Wang, Y. Shen, H. Cong. Adv. Colloid Interface Sci. 281, 102165 (2020). https://doi.org/10.1016/j.cis.2020.102165
  18. 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]
  19. А.С. Камзин, В.Г. Семенов, Л.С. Камзина. ФТТ 66, 7, 1228 (2024). DOI: 10.61011/FTT.2024.07.58399.74. [A.S. Kamzin, V.G. Semenov, L.S. Kamzina. Phys. Solid State, 66, 7, 1183 (2024). DOI: 10.61011/PSS.2024.07.58996.74]
  20. A. Omelyanchik, A.S. Kamzin, A.A. Valiullin, V.G. Semenov, S.N. Vereshchagin, M. Volochaev, A. Dubrovskiy, I. Kozenkov, E. Dolan, D. Peddis, A. Sokolov, V. Rodionova. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 647, 129090 (2022). https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129090
  21. S. M rup, M.F. Hansen, C. Frandsen. Magnetic Nanoparticles. 2-nd Еd. Elsevier Inc. (2018). DOI: 10.1016/B978-0-12-803581-8.11338-4
  22. А.С. Камзин, I.M. Obaidat, А.А. Валлиулин, В.Г. Семенов, I.A. Al-Omari. ФТТ, 62, 1715 (2020). [A.S. Kamzin, I.M. Obaidat, A.A. Valliulin, V.G. Semenov, I.A. Al-Omari. Phys. Solid State 62, 1933 (2020), doi.org/10.1134/S1063783420100157]
  23. A.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]
  24. Д.Н. Белышева, О.Ю. Синельщикова, Н.Г. Тюрнина, З.Г. Тюрнина, С.И. Свиридов, А.В. Тумаркин, М.В. Злыгостов, В.Л. Уголков. ФТТ 61, 12, 2364 (2019). DOI: 10.21883/FTT.2019.12.48555.11ks
  25. Е.В. Машковцева, Н.А. Рудникова, В.С. Копылова, Я.Р. Нарциссов. Фармация и фармакология. 12, 3, 198 (2024). DOI: 10.19163/2307-9266-2024-12-3-198-208. [E.V. Mashkovtseva, N.A. Rudnikova, V.S. Kopylova, Y.R. Nartsissov. Pharmacy \& Pharmacology. 12, 3, 198 (2024). DOI: 10.19163/2307-9266-2024-12-3-198-208]
  26. C. Pereira, A.M. Pereira, C. Fernandes, M. Rocha, R. Mendes, M.P. Fernandez-Garci a, A. Guedes, P.B. Tavares, J.M. Greneche, J.P. Araujo, C. Freire. Chem. Mater. 24, 1496 (2012), https://doi.org/10.1021/cm300301c
  27. E.V. Shelekhov, T.A. Sviridova. Met. Sci. Heat Treat. 42, 309 (2000), https://doi.org/10.1007/BF02471306
  28. M.E. Matsnev, V.S. Rusakov. AIP Conf. Proc. 1489, 178 (2012), https://doi.org/10.1063/1.4759488
  29. T.J. Daou, G. Pourroy, S. Begin-Colin, J.M. Greneche, C. Ulhaq-Bouillet, P. Legare, P. Bernhardt, C. Leuvrey, G. Rogez. Chem. Mater. 18, 4399 (2006). https://doi.org/10.1021/cm060805r
  30. A. Demortiere, P. Panissod, B.P. Pichon, G. Pourroy, D. Guillon, B. Donnio, S. Begin-Colin. Nanoscale. 3, 225 (2011). DOI: 10.1039/c0nr00521e
  31. S.H. Gee, Y.K. Hong, D.W. Erickson, M.H. Park, J.C. Sur. J. Appl. Phys. 93, 7560 (2003). doi: 10.1063/1.1540177
  32. Z. Shaterabadi, G. Nabiyouni, G.F. Goya, M. Soleymani. Applied Phys. A128, 631 (2022). https://doi.org/10.1007/s00339-022-05675-x
  33. A. Omelyanchik, F.G. da Silva, G. Gomide, I. Kozenkov, J. Depeyrot, R. Aquino, A.F.C. Campos, D. Fiorani, D. Peddis, V. Rodionova, S. Jovanovic. J. Alloy. Compd. 883, 160779 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160779
  34. А.Г. Акопджанов, Н.Л. Шимановский, В.Ю. Науменко, И.П. Суздалёв, В.К. Имшенник, Ю.В. Максимов, С.В. Новичихин. Химич. Физика. 33, 94 (2014). [A.G. Akopdzhanov, N.L. Shimanovskii, V.Yu. Naumenko, I.P. Suzdalev, V.K. Imshennik, Yu.V. Maksimov, S.V. Novichikhin, Russian J. Phys. Chem. B 8, 584 (2014)]
  35. D.K. Kim, M. Mikhaylova, Y. Zhang, M. Muhammed. Chem. Mater. 15, 1617 (2003)
  36. Z. Surowiec, M. Budzynski, A. Miaskowski. Nukleonika 62, 183 (2017). doi: 10.1515/nuka-2017-0028
  37. J.B. Mamania, L.F. Gamarra, G.E. de S. Brito. Materials Research. 17, 542 (2014)
  38. P.B. Rathod, A.K. Pandey, S.S. Meena, A.A. Athawale. RSC Advan. 6, 21317 (2016). https://doi.org/10.1039/C6RA01543C
  39. G.M. da Costa, E. De Grave, R.E. Vandenberghe. Hyperfine Interact. 117, 207 (1998). https://doi.org/10.1023/A:1012691209853
  40. N. Joumaa, P. Toussay, M. Lansalot, A. Elaissari. J. Polymer Sci.: Part A: Polymer Chem. 46, 327 (2008). DOI: 10.1002/pola.22383
  41. G.F. Goya, T.S. Berquo, F.C. Fonseca, M.P. Morales. J. Appl. Phys. 94, 5, 3520 (2003). DOI: 10.1063/1.1599959
  42. H. Topsoe, J.A. Dumesic, M. Boudart. J. de Phys. Col. C6, suppl N 12, 35, C6-411 (1974). http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1974680
  43. V.V. Grecu, S. Constantinescu, M.N. Grecu, R. Olar, M. Badea, R. Turcu. Hyperfine Interact. 183, 205 (2008). DOI: 10.1007/s10751-008-9753-2
  44. V. Kuncser, G. Schinteie, R. Alexandrescu, I. Morjan, L. Vekas, G. Filoti. Magnetic Configuration and Relaxation in Iron Based Nano-Particles: A Mossbauer Approach. In: B\^arsan V., Aldea A. (eds) Trends in Nanophysics. Engineering Materials. Springer, Berlin, Heidelberg (2010). https://doi.org/10.1007/978-3-642-12070-1_13
  45. A.F.R. Rodriguez, T.P. Costa, R.A. Bini, F.S.E.D.V. Faria, R.B. Azevedo, M. Jafelicci Jr., J.A.H. Coaquira, M.A.R. Martinez, J.C. Mantilla, R.F.C. Marques, P.C. Morais. Physica B 521, 141 (2017). http://dx.doi.org/10.1016/j.physb.2017.06.043
  46. V.A.J. Silva, P.L. Andrade, A. Bustamante, L. de l.S. Valladares, M. Mejia, I.A. Souza, K.P.S. Cavalcanti, M.P.C. Silva, J.A. Aguiar. DOI: 10.1007/s10751-013-0875-9
  47. A. Mitra, J. Mohapatra, S.S. Meena, C.V. Tomy, M. Aslam. J. Phys. Chem. C 118, 19356 (2014). dx.doi.org/10.1021/jp501652e
  48. S.S. Pati, L.H. Singh, E.M. Guimaraes, J. Mantilla, J.A.H. Coaquira, A.C. Oliveira, V.K. Sharma, V.K. Garg. J. All. Comp. 684, 68 (2016). http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.05.160
  49. Я. Смит, Х. Вейн. Ферриты. Изд-во ИЛ, М. (1962). 504 с
  50. F.J. Berry, S. Skinner, M.F. Thomas, J. Phys. Condens. Matter 10, 215 (1998)
  51. C.E. Johnson, J.A. Johnson, H.Y. Hah, M. Cole, S. Gray, V. Kolesnichenko, P. Kucheryavy, G. Goloverda. Hyperfine Interact. 237, 27 (2016). DOI: 10.1007/s10751-016-1277-6
  52. А.И. Никифоров, Е.О. Лазарева, Е.В. Едемская, В.Г. Семенов, К.Г. Гареев, Д.В. Королев. Коллоидный журнал. 86, 469 (2024). DOI: 10.31857/S0023291224040062
  53. F. van der Woude, G.A. Sawatzky, A.H. Morrish. Phys. Rev 167, 533 (1968)
  54. B.J. Evans, S.S. Hafner. J. Appl. Phys. 40, 1411 (1969)
  55. R.S. Hargrove, W. Kundig. Solid State Commun. 8, 303 (1970). https://doi.org/10.1016/0038-1098(70)90455-2
  56. M. Rubinstein, D.W. Forester. Solid State Commun. 9, 1675 (1971). https://doi.org/10.1016/0038-1098(71)90339-5
  57. J. Garci a, G. Subi as. J. Phys.: Condens. Matter 16, R145 (2004). DOI: 10.1088/0953-8984/16/7/R01
  58. I. Dezsi, Cs. Fetzer, A. Gombkoto, I. Szucs, J. Gubicza, T. Ungar. J. Appl. Phys. 103, 104312 (2008)
  59. R. Rezni cek, V. Chlan, H. v Stepankova, P. Novak, J. Zukrowski, A. Koz owski, Z. Kakol, Z. Tarnawski, J.M. Honig. Phys. Rev. B 96, 195124 (2017)
  60. M.S. Senn, J.P. Wright, J.P. Attfield. Nature (London) 481, 173 (2012)
  61. M. Mizoguchi, M. Inoue. J. Phys. Soc. Jpn. 70, 2333 (2001)
  62. E.J.W. Verwey, W. Haayman, F.C. Romeijin. J. Chem. Phys. 15, 18L (1947)
  63. А.С. Камзин, G. Caliskan, N. Dogan, A. Bingolbali, В.Г. Семенов, И.В. Бурьяненко. ФТТ. 64, 10, 1570 (2022). DOI: 10.21883/FTT.2022.10.53107.391. [A.S. Kamzin, G. Caliskan, N. Dogan, A. Bingolbali, V.G. Semenov, I.V. Buryanenko. Phys. Solid State 64, 10, 1550 (2022). DOI: 10.21883/PSS.2022.10.54249.391]
  64. D.F. Valezi, M.T. Piccinato, P.W.C. Sarvezuk, F.F. Ivashita, A. Paesano Jr., J. Varalda, D.H. Mosca, A. Urbano, C.L.B. Guedes, E. Di Mauro. Mater Chem Phys. 173, 179 (2016). doi:10.1016/j.matchemphys.2016.01.067
  65. L. Neel. J. Physique 15, 4, 225 (1954)
  66. А.С. Камзин, Л.А. Григорьев. Письма в ЖЭТФ 57, 9, 543 (1993). [A.S. Kamzin, L.A. Grigor'ev. JETP Lett. 57, 9, 557 (1993)]
  67. А.С. Камзин, Л.А. Григорьев. ЖЭТФ 104, 4, 3489 (1993). [A.S. Kamzin, L.A. Grigor'ev. ZETP 77, 4, 658 (1993)]
  68. R.H. Kodama, A.E. Berkowitz, E.J. McNiff, S. Foner. Phys. Rev. Lett. 77, 394 (1996)
  69. J.M.D. Coey. Phys. Rev. Lett. 27, 17, 1140 (1971). doi:10.1103/PhysRevLett.27.1140
  70. V. Sepelak, D. Baabe, F.J. Litterst, K.D. Becker. J. Appl. Phys. 88, 10, 5884 (2000). DOI: 10.1063/1.1316048
  71. F. Marquez-Linares, O.N.C. Uwakweh, N. Lopez, E. Chavez, R. Polanco, C. Morant, J.M. Sanz, Elizalde, C. Neira, S. Nieto, R. Roque-Malherbe. Journal of Solid State Chemistry 184, 655 (2011). doi:10.1016/j.jssc.2011.01.017
  72. I.S. Lyubutin, S.S. Starchikov, T.V. Bukreeva, I.A. Lysenko, S.N. Sulyanov, N.Y. Korotkov, S.S. Rumyantseva, I.V. Marchenko, K.O. Funtov, A.L. Vasiliev. Mater. Sci. Eng. C 45, 225 (2014). https://doi.org/10.1016/j.msec.2014.09.017
  73. I.S. Lyubutin, S.S. Starchikov, L. Chun-Rong, N.E. Gervits, N.Y. Korotkov, T.V. Bukreeva. Croat. Chem. Acta 88, 397 (2015). https://doi.org/10.5562/cca2739
  74. A.S. Kamzin, V.P. Rusakov, L.A. Grigoriev. Int. Conf. USSR. Proc. Part II, 271 (1988)
  75. 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)]
  76. А.С. Камзин, Л.А. Григорьев. ЖТФ 60, 7, 151 (1990). [A.S. Kamzin, L.A. Grigor'ev. Sov. Tech. Phys. 35, 7, 840 (1990)]
  77. А.С. Камзин, Л.А. Григорьев. Письма в ЖЭТФ 57, 9, 543 (1993). [A.S. Kamzin, L.A. Grigor'ev. JETP Lett. 57, 9, 557 (1993)]
  78. А.С. Камзин, Л.А. Григорьев. ЖЭТФ 104, 4, 3489 (1993). [A.S. Kamzin, L.A. Grigor'ev. ZETP 77, 4, 658 (1993)]
  79. А.С. Камзин. ЖЭТФ 116, 5, 1648 (1999). [A.S. Kamzin. JETP 89, 5, 891 (1999)]
  80. А.С. Камзин, Л.П. Ольховик, В.Л. Розенбаум. ФТТ 41, 3, 483 (1999). [A.S. Kamzin, L.P. Ol'khovik, V.L. Rozenbaum. Phys. Solid State 41, 3, 433 (1999)]
  81. А.С. Камзин, В.Л. Розенбаум, Л.П. Ольховик. Письма в ЖЭТФ 67, 10, 798 (1998). [A.S. Kamzin, V.L. Rozenbaum, L.P. Ol'khovik. JETP Lett. 67, 10, 843 (1998)]
  82. А.С. Камзин, Л.П. Ольховик. ФТТ 41, 10, 1806 (1999)
  83. 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)]
  84. F. Schaaf, U. Gonser. Hyperfine Interact. 57, 1--4, 2101 (1990)
  85. U. Gonzer, P. Schaaf, F. Aubertin. Hyperfine Interact. 66, 1--4, 95 (1991)
  86. A.E. Berkowitz, W.J. Schuele. J. Appl. Phys. 1959; 30: S134
  87. А.С. Камзин, G. Caliskan, N. Dogan, A. Bingolbali, В.Г. Семенов, И.В. Бурьяненко. ФТТ. 64, 10, 1570 (2022). DOI: 10.21883/FTT.2022.10.53107.391. [A.S. Kamzin, G. Caliskan, N. Dogan, A. Bingolbali, V.G. Semenov, I.V. Buryanenko. Phys. Solid State 64, 10, 1550 (2022). DOI: 10.21883/PSS.2022.10.54249.391] 88,92E.S. Vasil'eva, O.V. Tolochko, V.G. Semenov, V.S. Volodin, D. Kim. Tech. Phys. Letta. 33, 40 (2007). https://doi.org/10.1134/S1063785007010117. 89,93A.F. Lehlooh, S.H. Mahmood. J. Magn. Magn. Mater. 151, 163 (1995), https://doi.org/10.1016/0304-8853(95)00385-1. 90,94Z. Surowiec, M. Budzynski, K. Durak, G. Czernel. Nukleonika 62, 73 (2017). https://doi.org/10.1515/nuka-2017-0009. 91,95P. Burnham, N. Dollahon, C.H. Li, A.J. Viescas, G.C. Papaefthymiou. J. Nanopart. 2013, 1 (2013), https://doi.org/10.1155/2013/181820
  88. R.R. Gabbasov, V.M. Cherepanov, M.A. Chuev, M.A. Polikarpov, V.Y. Panchenko. Hyperfine Inter. 226, 383 (2014), https://doi.org/10.1007/s10751-013-0960-0.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme