مقالة منهجية

تعليق مائي مستقر لمجموعات المنغنيز فيريت مع البعد والتركيب النانوي غير القادر

DOI:

10.3791/63140

⸱

فبراير 5, 2022

 ,  ,  , 
1Department of Chemistry, Brown University, 2Center for Biomedical Engineering, School of Engineering, Brown University

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن نبلغ عن تركيب حراري مائي وعاء واحد من مجموعات فيريت المنغنيز (MFCs) التي توفر سيطرة مستقلة على البعد المادي وتكوينها. يسمح الفصل المغناطيسي بالتنقية السريعة بينما يضمن التشغيل السطحي باستخدام البوليمرات المعطوبات أن المواد غير مجمعة في وسيط ذي صلة بيولوجيا. المنتجات الناتجة هي في وضع جيد للتطبيقات الطبية الحيوية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مجموعات المنغنيز فيريت (MFCs) هي تجميعات كروية من عشرات إلى مئات من البلورات النانوية الأولية التي خصائصها المغناطيسية ذات قيمة في تطبيقات متنوعة. هنا نحن وصف كيفية تشكيل هذه المواد في عملية الحرارية المائية التي تسمح للسيطرة المستقلة على حجم الكتلة المنتج (من 30 إلى 120 نانومتر) ومحتوى المنغنيز من المواد الناتجة. المعلمات مثل الكمية الإجمالية للمياه المضافة إلى وسائل الإعلام رد فعل الكحولية ونسبة المنغنيز إلى الحديد السلائف هي عوامل هامة في تحقيق أنواع متعددة من المنتجات النانوية MFC. طريقة تنقية سريعة يستخدم الفصل المغناطيسي لاستعادة المواد مما يجعل إنتاج غرام من المواد النانوية المغناطيسية فعالة جدا. نتغلب على تحدي تجميع المواد النانوية المغناطيسية من خلال تطبيق بوليمرات السلفونات المشحونة للغاية على سطح هذه المواد النانوية التي تنتج MFCs مستقرة غرويا والتي لا تزال غير مجمعة حتى في البيئات المالحة للغاية. هذه المواد غير المجمعة والزي الموحد وغير القادرة هي مواد مستقبلية ممتازة للتطبيقات الطبية الحيوية والبيئية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

إدراج المنغنيز كدوبت في شعرية أكسيد الحديد يمكن، في ظل الظروف المناسبة، وزيادة ممغنطة المواد في الحقول التطبيقية العالية بالمقارنة مع أكاسيد الحديد النقي. ونتيجة لذلك، فإن الجسيمات النانوية المنغنيز فيريت (MnxFe3-xO4) هي مواد نانوية مغناطيسية مرغوبة للغاية بسبب مغنطة التشبع العالية، والاستجابة القوية للحقول الخارجية، وانخفاض السمية الخلوية1،2،3،4،5. وقد تم التحقيق في كل من البلورات النانوية مجال واحد، فضلا عن مجموعات من هذه البلورات النانوية، والجزيئات متعددة المجالات، في تطبيقات الطب الحيوي المتنوعة، بما في ذلك تسليم الأدوية، وارتفاع الحرارة المغناطيسي لعلاج السرطان، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)6،7،8. على سبيل المثال، استخدمت مجموعة هيون في عام 2017 جسيمات نانوية منغنيز فيريت ذات مجال واحد كمحفز فنتون للحث على نقص الأكشاجة السرطانية واستغلت T2contrast للمادة لتتبع التصوير بالرنين المغناطيسي9. ومن المدهش في ضوء هذه الدراسات وغيرها من الدراسات الإيجابية للمواد الفريت أن هناك عدد قليل في المظاهرات في الجسم الحي بالمقارنة مع أكسيد الحديد النقي (Fe3O4) المواد النانوية، وليس التطبيقات المبلغ عنها في humans9،10.

أحد التحديات الهائلة التي تواجه في ترجمة ميزات المواد النانوية الفريت إلى العيادة هو توليد مجموعات موحدة وغير مجمعة ونانوية الحجم11,12,13,14. في حين أن النهج الاصطناعية التقليدية للبلورات النانوية أحادية النطاق متطورة بشكل جيد ، فإن مجموعات متعددة المجالات من نوع الاهتمام بهذا العمل لا يتم إنتاجها بسهولة بطريقة موحدة وخاضعة للرقابة15،16. وبالإضافة إلى ذلك، فإن تكوين الفريت عادة ما يكون غير قياسي وليس مرتبطا ببساطة بالتركيز الأولي للسلائف، وهذا يمكن أن يزيد من حجب توصيف وظيفة الهيكل المنهجي لهذه المواد 9،12،13،17. وهنا، نعالج هذه المسائل من خلال إظهار نهج اصطناعي يسفر عن سيطرة مستقلة على كل من البعد العنقودي وتكوين المواد النانوية المنغنيز الفريتية.

ويوفر هذا العمل أيضا وسيلة للتغلب على الاستقرار الغرواني الفقير للمواد النانوية الفريتية18,19,20. الجسيمات النانوية المغناطيسية هي عموما عرضة لتجميع بسبب جذب الجسيمات الجسيم قوية; فيريت تعاني أكثر من هذه المشكلة كما أكبر المغناطيسية صافي تضخيم تجميع الجسيمات. وفي الوسائط البيولوجية ذات الصلة، تنتج هذه المواد مجاميع كبيرة بما يكفي لجمعها بسرعة، مما يحد من طرق تعرضها للحيوانات أو البشر 20,21,22. ووجد هيلت وآخرون نتيجة أخرى لتجميع الجسيمات الجسيمية في دراستهم للتدفئة المغناطيسية وتدهور الصبغة23. وفي تركيزات الجسيمات الأعلى قليلا، أو زيادة وقت التعرض للحقل، انخفضت فعالية المواد مع تجميع المواد مع مرور الوقت وانخفاض مساحات سطح الجسيمات النشطة. وستستفيد هذه التطبيقات وغيرها من الأسطح العنقودية المصممة لتوفير حواجز ستيرية تحول دون التفاعلات بين الجسيمات والجسيمات24,25.

هنا نبلغ عن نهج اصطناعي لتجميع مجموعات فيريت المنغنيز (MFCs) ذات الأبعاد والتكوين القابل للتحكم. هذه الجسيمات متعددة المجالات تتكون من تجميع البلورات النانوية المنغنيز الأولية الفريت التي يتم تجميعها الثابت. الارتباط الوثيق للبلورات النانوية الأولية يعزز خصائصها المغناطيسية ويوفر لحجم الكتلة الكلية، 50-300 نانومتر، مطابقة بشكل جيد للأبعاد المثلى للطب النانوي. عن طريق تغيير كمية المياه وسلائف كلوريد المنغنيز، يمكننا التحكم بشكل مستقل في القطر الإجمالي وتكوينها. تستخدم هذه الطريقة ردود فعل حرارية مائية بسيطة وفعالة ذات وعاء واحد تسمح بالتجريب المتكرر وتحسين المواد. ويمكن تنقية هذه MFCs بسهولة إلى محلول منتج مركز ، والذي يتم تعديله بشكل أكبر بواسطة البوليمرات السلفونات التي تضفي الاستقرار الغرواني. إن قابليتها للتونة وتوحيدها واستقرار مرحلة الحل كلها ميزات ذات قيمة كبيرة في تطبيقات المواد النانوية في الهندسة الطبية الحيوية والبيئية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. تركيب MFCs مع السيطرة على القطر الكلي لMFCs وتكوين الفريت

  1. غسل وتجفيف جميع الأواني الزجاجية تماما لاستخدامها في التوليف. تؤثر كمية المياه في التركيب على أبعاد الشركات متعددة الأجهزة متعددة الأجهزة ، لذلك من الأهمية بمكان ضمان عدم وجود مياه متبقية في الأواني الزجاجية في it16،26.
    1. لغسل الأواني الزجاجية، اشطف بالماء والمنظفات وفرك بفرشاة قارورة لإزالة الحطام. شطف جيدا لإزالة جميع المنظفات والانتهاء مع شطف من الماء deionized.
    2. لتجفيف الأواني الزجاجية، هز قطرات الماء من سطح الأواني الزجاجية ووضعها في فرن في 60 درجة مئوية حتى تجف تماما.
    3. شطف المفاعلات المبطنة بالبوليفينيلين (PPL) بحمض هيدروكلوريك بنسبة 37٪ لإزالة أي حطام من الاستخدام السابق. للقيام بذلك، ضع المفاعلات وقبعاتها في كوب كبير وملئها بحمض الهيدروكلوريك حتى تغمر المفاعلات بالكامل. دع هذا الجلوس لمدة 30 دقيقة قبل صب حمض الهيدروكلوريك. شطف باستمرار الكأس التي تحتوي على المفاعلات بالماء لمدة 1-2 دقيقة، ومن ثم وضع المفاعلات في الفرن لتجف.
  2. استخدم ماصة أوتوماتيكية لنقل 20 مل من جلايكول الإيثيلين إلى كوب سعة 50 مل مع شريط تحريك مغناطيسي.
  3. وزن الكمية المطلوبة من كلوريد الحديد (III) (FeCl3·6H2O، صلبة) لتحقيق تركيز نهائي من 1.3 mM وإضافته إلى الكأس. ضعي الكأس على لوحة تحريك واقلبيها على 480 دورة في الدقيقة للبدء في التحريك المستمر للكاتب.
    ملاحظة: بما أن هذا هو هيدرات، يجب قياسه وإضافته بسرعة لتجنب امتصاص المياه غير المرغوب فيه من الهواء المحيط.
  4. وزن 250 ملغ من حمض البولي أكريليك (PAA، ميغاواط ~ 6000، مسحوق) وإضافته إلى الكأس. بعد إضافة PAA ، يصبح الحل معتما وأخف قليلا في اللون.
  5. وزن 1.2 غرام من اليوريا (CO(NH2)2، مسحوق) وإضافته إلى الكأس.
  6. باستخدام ماصة، إضافة 0.7 mM المنغنيز (II) كلوريد (MnCl2·6H2O aq، 3.5 M، 0.2 مل) إلى الكأس.
  7. وأخيرا، باستخدام ماصة إضافة الكمية المطلوبة (0.5 مل) من المياه فائقة النقاء إلى الكأس.
  8. دع الحل يحرك لمدة 30 دقيقة ولاحظ تغير اللون. وسوف يقدم بلون برتقالي شفاف ومظلم.
  9. نقل خليط التفاعل إلى مفاعل البوليفينيلين المبطن (PPL). لاحظ أنه بعد أن أثار الحل بعض المواد الصلبة قد تراكمت على جانبي الكأس.
    1. استخدام المغناطيس (مكعب مغناطيس الأرض النادرة الدائمة، 40 × 40 × 20 ملم، ويشار إليها فيما بعد باسم "المغناطيس" لجميع إجراءات الفصل وجمع المغناطيسي) لسحب شريط ضجة حول جدران الكأس لضمان أي المواد الصلبة التي تراكمت على الجانبين يتم تفريقها في حل رد الفعل.
    2. بمجرد خلط الحل وجاهزة، نقله إلى مفاعل PPL مبطنة 50 مل.
    3. استخدام المشبك ورافعة لختم المفاعل في الأوتوكلاف الفولاذ المقاوم للصدأ بإحكام قدر الإمكان. المشبك وعاء المفاعل إلى سطح مستقر، واستخدام قضيب إدراجها في الغطاء كرافعة، ودفع المفاعل لختم. لاحظ أن المفاعل المغلق لا ينبغي أن يكون قادرا على فتحه باليد. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن بيئة الضغط العالي في الفرن تتطلب ختما محكما على المفاعل.
  10. ضع المفاعل في فرن لمدة 20 ساعة عند 215 درجة مئوية.
  11. بعد الانتهاء من التفاعل الحراري المائي، قم بإزالة المفاعل من الفرن واتركه يبرد إلى درجة حرارة الغرفة. ضغط الفرن سيمكن المفاعل من أن يفتح باليد. لاحظ أنه في هذه المرحلة، سيحتوي المفاعل على منتج MFC المنتشر في جلايكول الإيثيلين مع شوائب أخرى، مثل البوليمر غير المتفاعل، وسيكون محلولا أسود معتما. سيتم عزل المنتج في الخطوات التالية.

2. الفصل المغناطيسي وتنقية MFCs

  1. ضع 200 ملغ من الصوف الفولاذي في قارورة زجاجية. ملء قارورة الزجاج في منتصف الطريق مع خليط رد الفعل من المفاعل. ملء بقية القارورة مع الأسيتون ويهز جيدا. لاحظ أن الصوف الصلب يزيد من قوة المجال المغناطيسي في القارورة وسيساعد على الفصل المغناطيسي للنانوكستر من المحلول.
  2. ضع القارورة على مغناطيس لجمع المغناطيسي أن يحدث. والنتيجة ستكون حلا شفافا مع عجل في الجزء السفلي.
    1. صب قبالة محلول supernatant في حين أن محاصرين مغناطيسيا MFCs من قبل الصوف الصلب عن طريق عقد المغناطيس إلى الجزء السفلي من القارورة أثناء صب. سيتم إزالة جلايكول الإيثيلين في الغالب في هذه الخطوة.
    2. ابدأ الغسيل مع انخفاض نسبة الأسيتون إلى الماء وزيادة النسبة في يغسل اللاحقة حتى نقية. القيام بذلك 3-4 مرات.
  3. إزالة القارورة من المغناطيس وملئها بالماء. يهز جيدا لإذابة MFCs. الآن سيتم توزيع المنتج بالكامل في الماء.
  4. كرر الخطوتين السابقتين عدة مرات حتى الحل المائي للMFCs تنتج أي فقاعات عندما اهتزت. والنتيجة ستكون مظلمة، مبهمة ferrofluid التي سوف تستجيب بقوة للمغناطيس.
    ملاحظة: في توليفة نموذجية مع 20 مل من جلايكول الإيثيلين، سيتم الحصول على ما يقرب من 80 ملغ من منتج MFC.

3. التشغيل السطحي ل MFCs نحو استقرار غروي فائق الارتفاع

ملاحظة: تركيب نيترو الدوبامين وبولي (AA-CO-AMPS-CO-PEG) يمكن العثور عليها في عملنا السابق16. يرصد copolymer من خلال البلمرة الراديكالية الحرة. إضافة 0.20 غرام من 2,2′-Azobis(2-ميثيل بروبيونتريل) (AIBN), 0.25 غرام من حمض الاكريليك (AA), 0.75 غرام من 2-أكريلام حمض سلفونيك ميثيل بروبان (AMPS)، و1.00 غرام من بولي (الإيثيلين غليكول) الميثيل الأثير أكريلات (PEG) في 10 مل من N،N-Dimethylformamide (DMF). سخني الخليط في حمام مائي 70 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ونقله إلى كيس غسيل الكلى (غشاء السليلوز، 3 كيلودا) في الماء. نسبة الوزن AA، AMPS، و PEG هي 1:3:4. البلمرة لهذه مونومرات لديها معدل تحويل 100٪ كما أكد من تجميد التجفيف والوزن.

  1. الجمع بين 10 مل من الجسيمات النانوية المنقى (حوالي 100 ملغ) في قارورة 20 مل مع 10 مل من N-[2-(3,4-dihydroxyphenyl)إيثيل]نيتراميد (نيترو الدوبامين) حل (~1 ملغم/مل). انتظر لمدة 5 دقائق.
  2. غسل نيترو الدوبامين المغلفة MFCs باستخدام الفصل المغناطيسي. صب خارج العملاق شاحب أصفر. يضاف الماء ويهز بقوة. ثم، صب الماء باستخدام المغناطيس للاحتفاظ بالمنتج. كرر هذا الغسيل عدة مرات تاركا المجموعة البني الداكن في القارورة.
    ملاحظة: إعداد محلول مائي بتركيز 20 ملغم/مل، ومحلول عازل بتركيز 100 ملغم/مل، ومحلول بوليمر بولي (AA-co-AMPS-co-PEG) بتركيز 20 ملغم/مل.
  3. مزيج 1 مل من حل EDC، 1 مل من العازلة MES، و 3 مل من محلول البوليمر. يحرك المزيج بخفة، ويترك لمدة 5 دقائق تقريبا. وينبغي أن يكون حلا واضحا وعديم اللون عندما مجتمعة تماما.
  4. أضف هذا الخليط إلى مجموعة MFC وضع القارورة في حمام جليدي. خفض سونيكاتور التحقيق في الحل، ومن ثم تشغيله (250 واط من الطاقة في 20 كيلوهرتز).
    1. بعد 5 دقائق من العلاج سونيكيشن، إضافة ما يقرب من 5 مل من المياه فائقة النقي إلى القارورة في حين أن sonicator لا يزال قيد التشغيل. مواصلة رصد السفينة لضمان عدم تسرب أي منتج. الحفاظ على الجليد في خليط الماء المثلج وبعض الجليد الأولي سوف تذوب بسبب كثافة ونحر سونيكيشن.
    2. السماح للخليط sonicate لمدة 25 دقيقة إضافية، ليصبح المجموع 30 دقيقة.
  5. ضع القارورة فوق المغناطيس لفصل MFCs وصب محلول supernatant.
  6. غسل MFCs المعدلة مع الماء deionized عدة مرات.
  7. املأ القارورة التي تحتوي على MFCs بالمياه فائقة النقاء. ماصة هذا السائل في نظام الترشيح فراغ مع مرشح غشاء البولي إيثرسلفون 0.1 ميكرومتر لإزالة أي MFCs مجمعة بشكل لا رجعة فيه.
  8. فراغ تصفية الحل. كرر هذه العملية 2-3 مرات. وستكون النتيجة محلول مائي منقى من MFCs أحادية التشتت.
    ملاحظة: سيتم تجميع 10٪ تقريبا من المنتج بشكل لا رجعة فيه، وستبقى هذه المادة على الفلتر ويجب التخلص منها.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

بعد المعالجة الحرارية المائية ، يتحول خليط التفاعل إلى تشتت أسود لزج كما يمكن رؤيته في الشكل 1. ما ينتج بعد تنقية هو محلول MFC مركزة للغاية التي تتصرف مثل ferrofluid. السائل في القارورة يستجيب في غضون ثوان عندما وضعت بالقرب من المغناطيس المحمولة (<0.5 T)، وتشكيل كتلة سوداء العيان التي يمكن نقلها حولها كما يتم وضع المغناطيس في مواقع مختلفة.

هذا التوليف ينتج المنتجات التي البعد وتكوين الفريت تعتمد على كمية المياه المضافة ونسبة المنغنيز إلى الحديد السلائف في خليط ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوضح هذا العمل توليفة بوليول معدلة من بلورات نانوية منغنيز فيريت مجمعة معا في مجاميع نانوية موحدة29. في هذا التوليف، الحديد (III) كلوريد والمنغنيز (II) كلوريد الخضوع لرد فعل التحلل المائي القسري والحد، وتشكيل الجزيئية MnxFe3-xO4. تشكل جزيئات الفريت هذه بلورات نانوية أولية تحت درجة الحرارة العالية والضغط العالي في المفاعلات ، وتتجمع في نهاية المطاف في مجاميع كروية يطلق عليها هنا مجموعات الفريت المغنطيسية (MFCs). وبدون وقت كاف للتفاعل أو مياه كافية، لا يمك...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد تم دعم هذا العمل بسخاء من قبل جامعة براون واتحاد الطاقة المتقدمة. ونشكر الدكتور تشينغبو زانغ بامتنان على أسلوبه الصناعي الراسخ في مراكز MFCs لأكسيد الحديد.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
0.1 ميكرون فلتر الترشيح الفراغيThermo FisherScientific NC9902431لترشيح العناقيد المجمعة بعد التوليف وطلاء السطح لتحقيق حل موحد
2-Acrylamido-2-ميثيل بروبان حمض السلفونيك (AMPS ، 99٪)Sigma-Aldrich282731-250Gالمستخدم في البوليمر المشترك لطلاء المجموعات النانوية على سطح المجموعات وتشغيلها للوسائط
البيولوجية2،2 & prime ؛ -Azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN) كاشفSigma-Aldrich441090-100Gالمستخدم في صنع البوليمر المشترك كمولد ريدي مجاني
4-حمض مورفولين إيثان سلفونيك ، 2- (N-مورفولينو) حمض الإيثان سلفونيك (MES) عازلةحمضية Sigma-AldrichM3671-250Gتستخدم لتثبيت عملية طلاء سطح النانو
حمض الأكريليكسيجما ألدريتش147230-100Gالكاشف المستخدم في البوليمر المشترك لطلاء المجموعات النانوية على السطح وتشغيلها للوسائط البيولوجية ؛ اللامائي ، يحتوي على 200 جزء في المليون MEHQ كمثبط ، 99٪
ميزان تحليليأفانتورVWR-205ACيستخدم لوزن الكواشف الكيميائية الصلبة لاستخدامها في التخليق والتخفيف
الصوتي الرقمي ومسباربرانسونB450المستخدم في صوتنة محلول النانو أثناء طلاء السطح لتفتيت الركام
دوبامين هيدروكلوريدسيجما ألدريتشH8502-25Gتستخدم في طلاء السطح لتفاعل تبادل الترابط
جلايكول الإيثيلين (اللامائي ، 99.8٪)Sigma-Aldrich324558-2Lالمستخدم كمذيب في التخليق الحراري المائي للعناقيد النانوية
قوارير زجاجية (20 مل)قواريرممتازة B1015لمحلول النانو أثناء الغسيل وطلاء السطح وكذلك محاليل البوليمر
دورق متدرج (100 مل)كورنينج1000-100حاوية لخلط الكواشف الصلبة والسائلة أثناء التخليق الحراري المائي (ليتم نقلها إلى مفاعل الأوتوكلاف قبل الفرن)
المغناطيس المحمولMSC Industrial Supply، Inc.926739041/2 بوصة طول × 1/2 بوصة عرض × 1/8 بوصة ارتفاع ، 5 أقطاب ، مغناطيس نيوديميوم مستطيل منخفض القوة يستخدم لترسيب العناقيد النانوية من المحلول (تزداد قوة المجال بالصوف الصلب عند الحاجة)
حمض الهيدروكلوريك (درجة ACS ، 37٪) فيشرScientific7647-01-0لإزالة بقايا الحطام النانوي وتنظيف مفاعلات الأوتوكلاف للاستخدام التالي
مفاعل الأوتوكلاف الحراريالمائيحاوية TOPT-HP500لخليط الكاشف النهائي لتحمل درجات الحرارة العالية والضغط الناتج عن الفرن في التخليق الحراري
المائي الحديد (III) كلوريد سداسي الهيدرات (FeCl3 & middot; 6H2O ، كاشف ACS ، 97٪)ACS236489-500Gالمستخدم في تخليق العناقيد النانوية كمصدر للحديد (III) الذي يصبح حديد (II) في منتج الكتلة النانوية النهائي (يحافظ على جفافه ويزن بسرعة لتجنب تلوث المياه)
فرش غسالة أدوات المختبرفيشر Scientific13-641-708تستخدم لغسل وتنظيف الأواني الزجاجية قبل التوليف
لوحة التحريك المغناطيسيالحرارية فيشر 50093538العلميلخلط الكواشف الصلبة والسائلة أثناء التخليق الحراري
رباعي هيدرات كلوريد المنغنيز (MnCl2 & middot; 4H2O ، 99.0٪ ، بلورات ، ACS)Sigma-Aldrich1375127-2Gالمستخدم في تخليق العناقيد النانوية كمصدر للماصة الدقيقة المنغنيز
(100-1000 & mu; ل)Thermo Fisher ScientificFF-1000لنقل الكواشف السائلة مثل الماء وكلوريد المنغنيز
N- (3-Dimethylaminopropyl) -N & Prime ؛ -ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)Sigma-Aldrich25952-53-8المستخدمة في طلاء السطح للمساعدة في تبادل الترابط للبوليمر المشترك (الاحتفاظ بالمواد الكيميائية السائبة في الفريزر والمحلول المخفف في الثلاجة)
N ، N-Dimethylformamide (DMF)Sigma-Aldrichكاشف 227056-2Lالمستخدم في صنع البوليمر المشترك كمذيب
ملح الصوديوم بحمض البولي أكريليك (PAA ، ميغاواط ~ 6،000) شركةPolyScience Inc.كاشف 06567-250المستخدم في التخليق الحراري المائي لطلاء العناقيد النانوية في البداية (تم استبداله في النهاية في خطوة طلاء السطح)
كاشف بولي (إيثيلين جلايكول) ميثيل الأثير أكريليتسيجما-ألدريتش454990-250 ملالمستخدم في البوليمر المشترك لطلاء العناقيد النانوية السطحية وتشغيلها للوسائط البيولوجية ؛ متوسط Mn 480 ، يحتوي على 100 جزء في المليون BHT كمثبط ، 100 جزء في المليون MEHQ كمثبط
كواشف الأسيتون ، 4 لتر ، كاشف ACSCole-ParmerUX-78920-66يستخدم كمذيب لترسيب العناقيد النانوية أثناء غسل
الماصة أحادية القناة ، قابل للتعديل 1-10مل 3123000080Eppendorfلنقل جلايكول الإيثيلين والسوائل الأخرى يستخدم
788470الصوف الصلبLowe'sلزيادة شدة المجال المغناطيسي في القارورة للمساعدة في ترسيب العناقيد النانوية للغسيل وطلاء
السطحشريط التحريكThomas Scientific8608S92لخلط الكواشف الصلبة والسائلة أثناء التخليق الحراري
المائي مشبك الطاولةGrainger29YW53للختم المحكم لمفاعل الأوتوكلاف لتحمل الضغط العالي للفرن أثناء التخليق الحراري
الهيدروليكي اليوريا (كاشف ACS ، 99.0٪)Sigma-AldrichU5128-500Gالمستخدم في التخليق الحراري المائي لإنشاء حل أساسي
قمم زجاجة الترشيح الفراغيةThermo Fisher Scientific596-3320لترشيح المجموعات المجمعة بعد التوليف وطلاء السطح لتحقيق حل موحد
وحدة تحكم الفراغ V-850BuchiBU-V850لترشيح المجموعات المجمعة بعد التوليف وطلاء السطح لتحقيق حل موحد
فرن فراغفيشر Scientific13-262-51تستخدم لإنشاء درجة حرارة عالية وضغط لازمين لتكوين العنقود النانوي في التخليق الحراري المائي
كاشف كاشف حاوية كاشف المائي كاشف من كاشف

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Makridis, A., et al. In vitro application of Mn-ferrite nanoparticles as novel magnetic hyperthermia agents. Journal of Materials Chemistry B. 2 (47), 8390-8398 (2014).
  2. Nelson-Cheeseman, B., Chopdekar, R., Toney, M., Arenholz, E., Suzuki, Y. Interplay between magnetism and chemical structure at spinel-spinel interfaces. Journal of Applied Physics. 111 (9), 093903(2012).
  3. Otero-Lorenzo, R., Fantechi, E., Sangregorio, C., Salgueiriño, V. Solvothermally driven Mn doping and clustering of iron oxide nanoparticles for heat delivery applications. Chemistry-A European Journal. 22 (19), 6666-6675 (2016).
  4. Mohapatra, J., et al. Enhancement of magnetic heating efficiency in size controlled MFe 2 O 4 (M= Mn, Fe, Co and Ni) nanoassemblies. Rsc Advances. 5 (19), 14311-14321 (2015).
  5. Qi, Y., et al. Carboxylic silane-exchanged manganese ferrite nanoclusters with high relaxivity for magnetic resonance imaging. Journal of Materials Chemistry B. 1 (13), 1846-1851 (2013).
  6. Anandhi, J. S., Jacob, G. A., Joseyphus, R. J. Factors affecting the heating efficiency of Mn-doped Fe3O4 nanoparticles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 512, 166992(2020).
  7. Del Bianco, L., et al. Mechanism of magnetic heating in Mn-doped magnetite nanoparticles and the role of intertwined structural and magnetic properties. Nanoscale. 11 (22), 10896-10910 (2019).
  8. Padmapriya, G., Manikandan, A., Krishnasamy, V., Jaganathan, S. K., Antony, S. A. Enhanced catalytic activity and magnetic properties of spinel Mn x Zn 1−x Fe 2 O 4 (0.0≤x≤1.0) nano-photocatalysts by microwave irradiation route. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 29 (8), 2141-2149 (2016).
  9. Kim, J., et al. Continuous O2-evolving MnFe2O4 nanoparticle-anchored mesoporous silica nanoparticles for efficient photodynamic therapy in hypoxic cancer. Journal of the American Chemical Society. 139 (32), 10992-10995 (2017).
  10. Silva, L. H., Cruz, F. F., Morales, M. M., Weiss, D. J., Rocco, P. R. Magnetic targeting as a strategy to enhance therapeutic effects of mesenchymal stromal cells. Stem Cell Research & Therapy. 8 (1), 1-8 (2017).
  11. Otero-Lorenzo, R., Ramos-Docampo, M. A., Rodriguez-Gonzalez, B., Comesaña-Hermo, M., Salgueiriño, V. Solvothermal clustering of magnetic spinel ferrite nanocrystals: a Raman perspective. Chemistry of Materials. 29 (20), 8729-8736 (2017).
  12. Aghazadeh, M., Karimzadeh, I., Ganjali, M. R. PVP capped Mn2+ doped Fe3O4 nanoparticles: a novel preparation method, surface engineering and characterization. Materials Letters. 228, 137-140 (2018).
  13. Li, Z., et al. Solvothermal synthesis of MnFe 2 O 4 colloidal nanocrystal assemblies and their magnetic and electrocatalytic properties. New Journal of Chemistry. 39 (1), 361-368 (2015).
  14. Guo, P., Zhang, G., Yu, J., Li, H., Zhao, X. Controlled synthesis, magnetic and photocatalytic properties of hollow spheres and colloidal nanocrystal clusters of manganese ferrite. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 395, 168-174 (2012).
  15. Pardo, A., et al. Synthesis, characterization, and evaluation of superparamagnetic doped ferrites as potential therapeutic nanotools. Chemistry of Materials. 32 (6), 2220-2231 (2020).
  16. Xiao, Z., et al. Libraries of uniform magnetic multicore nanoparticles with tunable dimensions for biomedical and photonic applications. ACS Applied Materials & Interfaces. 12 (37), 41932-41941 (2020).
  17. Choi, Y. S., Young Yoon, H., Sung Lee, J., Hua Wu, J., Keun Kim, Y. Synthesis and magnetic properties of size-tunable Mn x Fe3−x O4 ferrite nanoclusters. Journal of Applied Physics. 115 (17), (2014).
  18. Creixell, M., et al. The effect of grafting method on the colloidal stability and in vitro cytotoxicity of carboxymethyl dextran coated magnetic nanoparticles. Journal of Materials Chemistry. 20 (39), 8539-8547 (2010).
  19. Latorre, M., Rinaldi, C. Applications of magnetic nanoparticles in medicine: magnetic fluid hyperthermia. Puerto Rico Health Sciences Journal. 28 (3), (2009).
  20. Yeap, S. P., Lim, J., Ooi, B. S., Ahmad, A. L. Agglomeration, colloidal stability, and magnetic separation of magnetic nanoparticles: collective influences on environmental engineering applications. Journal of Nanoparticle Research. 19 (11), 1-15 (2017).
  21. Lee, S. -Y., Harris, M. T. Surface modification of magnetic nanoparticles capped by oleic acids: Characterization and colloidal stability in polar solvents. Journal of Colloid and Interface Science. 293 (2), 401-408 (2006).
  22. Yeap, S. P., Ahmad, A. L., Ooi, B. S., Lim, J. Electrosteric stabilization and its role in cooperative magnetophoresis of colloidal magnetic nanoparticles. Langmuir. 28 (42), 14878-14891 (2012).
  23. Wydra, R. J., Oliver, C. E., Anderson, K. W., Dziubla, T. D., Hilt, J. Z. Accelerated generation of free radicals by iron oxide nanoparticles in the presence of an alternating magnetic field. RSC Advances. 5 (24), 18888-18893 (2015).
  24. Bagaria, H. G., et al. Iron oxide nanoparticles grafted with sulfonated copolymers are stable in concentrated brine at elevated temperatures and weakly adsorb on silica. ACS Applied Materials & Interfaces. 5 (8), 3329-3339 (2013).
  25. Park, J. C., Park, T. Y., Cha, H. J., Seo, J. H. Multifunctional nanocomposite clusters enabled by amphiphilic/bioactive natural polysaccharides. Chemical Engineering Journal. 379, 122406(2020).
  26. Hemery, G., et al. Tuning sizes, morphologies, and magnetic properties of monocore versus multicore iron oxide nanoparticles through the controlled addition of water in the polyol synthesis. Inorganic Chemistry. 56 (14), 8232-8243 (2017).
  27. Lartigue, L., et al. Cooperative organization in iron oxide multi-core nanoparticles potentiates their efficiency as heating mediators and MRI contrast agents. ACS Nano. 6 (12), 10935-10949 (2012).
  28. Yavayo, C. T., et al. Low-field magnetic separation of monodisperse Fe3O4 nanocrystals. Science. 314 (5801), 964-967 (2006).
  29. Matijević, E., Scheiner, P. Ferric hydrous oxide sols: III. Preparation of uniform particles by hydrolysis of Fe (III)-chloride,-nitrate, and-perchlorate solutions. Journal of Colloid and Interface Science. 63 (3), 509-524 (1978).
  30. Weizenecker, J., Gleich, B., Rahmer, J., Dahnke, H., Borgert, J. Three-dimensional real-time in vivo magnetic particle imaging. Physics in Medicine & Biology. 54 (5), 1(2009).
  31. Zhu, X., Li, J., Peng, P., Hosseini Nassab, N., Smith, B. R. Quantitative drug release monitoring in tumors of living subjects by magnetic particle imaging nanocomposite. Nano Letters. 19 (10), 6725-6733 (2019).
  32. Tay, Z. W., et al. Magnetic particle imaging-guided heating in vivo using gradient fields for arbitrary localization of magnetic hyperthermia therapy. ACS Nano. 12 (4), 3699-3713 (2018).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة