Article de méthode

Suspensions aqueuses stables d’amas de ferrite de manganèse avec dimension et composition à l’échelle nanométrique accordable

DOI :

10.3791/63140

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5 février 2022

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

* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

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

Nous rapportons une synthèse hydrothermale à un pot d’amas de ferrite de manganèse (MFC) qui offre un contrôle indépendant sur la dimension et la composition du matériau. La séparation magnétique permet une purification rapide tandis que la fonctionnalisation de surface à l’aide de polymères sulfonés garantit que les matériaux ne sont pas agrégés dans un milieu biologiquement pertinent. Les produits qui en résultent sont bien positionnés pour les applications biomédicales.

Résumé

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

Les amas de ferrite de manganèse (MFC) sont des assemblages sphériques de dizaines à des centaines de nanocristaux primaires dont les propriétés magnétiques sont précieuses dans diverses applications. Nous décrivons ici comment former ces matériaux dans un processus hydrothermal qui permet le contrôle indépendant de la taille de la grappe de produits (de 30 à 120 nm) et de la teneur en manganèse du matériau résultant. Des paramètres tels que la quantité totale d’eau ajoutée au milieu réactionnel alcoolique et le rapport du manganèse au précurseur de fer sont des facteurs importants pour obtenir plusieurs types de produits à l’échelle nanométrique MFC. Une méthode de purification rapide utilise la séparation magnétique pour récupérer les matériaux, ce qui rend la production de grammes de nanomatériaux magnétiques très efficace. Nous surmontons le défi de l’agrégation magnétique des nanomatériaux en appliquant des polymères sulfonates hautement chargés à la surface de ces nanomatériaux, produisant des MFC colloïdaux stables qui restent non agrégeants même dans des environnements très salins. Ces matériaux non agrégeants, uniformes et accordables sont d’excellents matériaux potentiels pour des applications biomédicales et environnementales.

Introduction

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L’inclusion de manganèse comme dopant dans un réseau d’oxyde de fer peut, dans les conditions appropriées, augmenter l’aimantation du matériau à des champs appliqués élevés par rapport aux oxydes de fer purs. En conséquence, les nanoparticules de ferrite de manganèse (MnxFe3-xO4) sont des nanomatériaux magnétiques hautement souhaitables en raison de leur aimantation à saturation élevée, de leur forte réponse aux champs externes et de leur faible cytotoxicité1,2,3,4,5. Les nanocristaux à domaine unique ainsi que les grappes de ces nanocristaux, appelés particules multidomaines, ont été étudiés dans diverses applications biomédicales, y compris l’administration de médicaments, l’hyperthermie magnétique pour le traitement du cancer et l’imagerie par résonance magnétique (IRM)6,7,8. Par exemple, le groupe Hyeon en 2017 a utilisé des nanoparticules de ferrite de manganèse à domaine unique comme catalyseur Fenton pour induire une hypoxie cancéreuse et a exploité le contraste T2 du matériau pour le suivi IRM9. Il est surprenant à la lumière de ces études et d’autres études positives sur les matériaux ferrites qu’il y ait peu de démonstrations in vivo par rapport aux nanomatériaux d’oxyde de fer pur (Fe3O4), et aucune application signalée chez l’homme9,10.

Un immense défi rencontré dans la traduction des caractéristiques des nanomatériaux de ferrite dans la clinique est la génération de grappes uniformes, non agrégées, à l’échelle nanométrique11,12,13,14. Alors que les approches synthétiques conventionnelles des nanocristaux monodomaines sont bien développées, les groupes multidomaines du type d’intérêt pour ce travail ne sont pas facilement produits de manière uniforme et contrôlée15,16. De plus, la composition en ferrite est généralement non stœchiométrique et n’est pas simplement liée à la concentration initiale des précurseurs, ce qui peut obscurcir davantage la caractérisation systématique structure-fonction de ces matériaux9,12,13,17. Ici, nous abordons ces questions en démontrant une approche synthétique qui permet un contrôle indépendant sur la dimension de l’amas et la composition des nanomatériaux de ferrite de manganèse.

Ce travail fournit également un moyen de surmonter la faible stabilité colloïdale des nanomatériaux de ferrite18,19,20. Les nanoparticules magnétiques sont généralement sujettes à l’agrégation en raison de la forte attraction particule-particule; les ferrites souffrent davantage de ce problème car leur plus grande magnétisation nette amplifie l’agrégation des particules. Dans les milieux biologiques pertinents, ces matériaux produisent des agrégats suffisamment gros pour qu’ils les collectent rapidement, limitant ainsi leurs voies d’exposition aux animaux ou aux personnes20,21,22. Hilt et al. ont trouvé une autre conséquence de l’agrégation particule-particule dans leur étude du chauffage magnétothermique et de la dégradation des colorants23. À des concentrations de particules légèrement plus élevées ou à un temps d’exposition accru au champ, l’efficacité des matériaux a été réduite à mesure que les matériaux s’agrègent au fil du temps et que les surfaces des particules actives diminuent. Ces applications et d’autres bénéficieraient de surfaces de grappes conçues pour fournir des barrières stériques qui empêchaient les interactions particule-particule24,25.

Nous rapportons ici une approche synthétique pour synthétiser des amas de ferrite de manganèse (MFC) avec des dimensions et une composition contrôlables. Ces particules multidomaines sont constituées d’un assemblage de nanocristaux primaires de ferrite de manganèse qui sont agrégés durement; l’association étroite des nanocristaux primaires améliore leurs propriétés magnétiques et fournit une taille globale de grappe, 50-300 nm, bien adaptée aux dimensions optimales pour une nanomédecine. En modifiant la quantité d’eau et de précurseur de chlorure de manganèse, nous pouvons contrôler indépendamment le diamètre total et la composition. La méthode utilise des réactions hydrothermales simples et efficaces à un pot qui permettent des expérimentations fréquentes et l’optimisation des matériaux. Ces MFC peuvent être facilement purifiés en une solution de produit concentrée, qui est ensuite modifiée par des polymères sulfonés qui confèrent une stabilité colloïdale. Leur accordabilité, leur uniformité et leur stabilité de phase de solution sont toutes des caractéristiques d’une grande valeur dans les applications des nanomatériaux en génie biomédical et environnemental.

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Protocole

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1. Synthèse des MFC avec contrôle du diamètre total et de la composition en ferrite des MFC

  1. Lavez et séchez soigneusement toute la verrerie à utiliser dans la synthèse. La quantité d’eau dans la synthèse a un impact sur les dimensions des MFC, il est donc crucial de s’assurer que la verrerie ne contient pas d’eau résiduelle16,26.
    1. Pour laver la verrerie, rincer à l’eau et au détergent et frotter avec une brosse à flacon pour enlever les débris. Rincer abondamment pour enlever tout le détergent et terminer avec un rinçage à l’eau désionisée.
    2. Pour sécher la verrerie, secouez les gouttelettes d’eau de la surface de la verrerie et placez-les dans un four à 60 °C jusqu’à ce qu’elles soient complètement sèches.
    3. Rincer les réacteurs revêtus de polyphénylène (PPL) avec 37% d’acide chlorhydrique pour éliminer les débris d’une utilisation antérieure. Pour ce faire, placez les réacteurs et leurs bouchons dans un grand bécher et remplissez-les d’acide chlorhydrique jusqu’à ce que les réacteurs soient complètement submergés. Laissez reposer pendant 30 minutes avant de verser l’acide chlorhydrique. Rincez continuellement le bécher contenant les réacteurs avec de l’eau pendant 1 à 2 minutes, puis placez les réacteurs dans le four pour qu’ils sèchent.
  2. Utilisez une pipette automatique pour transférer 20 mL d’éthylène glycol dans un bécher de 50 mL avec une barre d’agitation magnétique.
  3. Peser la quantité requise de chlorure de fer(III) (FeCl3·6H2O, solide) pour atteindre une concentration finale de 1,3 mM et l’ajouter au bécher. Placez le bécher sur une plaque à remuer et allumez-le à 480 tr/min pour commencer à remuer continuellement le bécher.
    REMARQUE: Comme il s’agit d’un hydrate, il doit être mesuré et ajouté rapidement pour éviter l’absorption indésirable de l’eau de l’air ambiant.
  4. Peser 250 mg d’acide polyacrylique (PAA, Mw ~ 6 000, poudre) et l’ajouter au bécher. Après l’ajout de PAA, la solution devient opaque et légèrement plus claire.
  5. Peser 1,2 g d’urée (CO(NH2)2, poudre) et l’ajouter au bécher.
  6. À l’aide d’une pipette, ajouter 0,7 mM de chlorure de manganèse(II) (MnCl2·6H2O aq, 3,5 M, 0,2 mL) au bécher.
  7. Enfin, à l’aide d’une pipette, ajoutez la quantité requise (0,5 mL) d’eau ultra-pure dans le bécher.
  8. Laissez la solution remuer pendant 30 min et remarquez le changement de couleur. Il se présentera sous la forme d’une couleur orange foncé translucide.
  9. Transférer le mélange réactionnel dans le réacteur revêtu de polyphénylène (PPL). Notez qu’une fois la solution agitée, certains solides peuvent s’être accumulés sur les côtés du bécher.
    1. Utilisez un aimant (aimant cubique permanent de terres rares, 40 x 40 x 20 mm, ci-après dénommé « aimant » pour toutes les procédures de séparation et de collecte magnétique) pour faire glisser la barre d’agitation autour des parois du bécher afin de s’assurer que les solides qui se sont accumulés sur les côtés sont dispersés dans la solution réactionnelle.
    2. Une fois la solution mélangée et prête, transférez-la dans le réacteur revêtu de PPL de 50 mL.
    3. Utilisez une pince et un levier pour sceller le réacteur dans l’autoclave en acier inoxydable aussi étroitement que possible. Serrez la cuve du réacteur à une surface stable et, à l’aide d’une tige insérée dans le capuchon comme levier, poussez le réacteur à sceller. Notez que le réacteur scellé ne doit pas pouvoir être ouvert à la main. Ceci est crucial car l’environnement à haute pression du four nécessite une étanchéité étanche sur le réacteur.
  10. Placer le réacteur dans un four pendant 20 h à 215 °C.
  11. Une fois la réaction hydrothermale terminée, retirez le réacteur du four et laissez-le refroidir à la température ambiante. La pression du four permettra d’ouvrir le réacteur à la main. Notez qu’à ce stade, le réacteur contiendra le produit MFC dispersé dans l’éthylène glycol avec d’autres impuretés, telles que le polymère non réagi, et sera une solution noire opaque. Le produit sera isolé dans les étapes suivantes.

2. Séparation magnétique et purification des MFC

  1. Placer 200 mg de laine d’acier dans un flacon en verre. Remplissez le flacon de verre à mi-chemin avec le mélange réactionnel du réacteur. Remplissez le reste du flacon d’acétone et secouez bien. Notez que la laine d’acier augmente l’intensité du champ magnétique dans le flacon et aidera à la séparation magnétique des nanoclusters de la solution.
  2. Placez le flacon sur un aimant pour que la collecte magnétique se produise. Le résultat sera une solution translucide avec précipité au fond.
    1. Versez la solution surnageante pendant que les MFC sont piégés magnétiquement par la laine d’acier en maintenant l’aimant au fond du flacon pendant le versement. L’éthylène glycol sera principalement éliminé à cette étape.
    2. Commencez le lavage avec le faible rapport acétone/eau et augmentez le rapport dans les lavages suivants jusqu’à ce qu’ils soient purs. Faites-le 3-4 fois.
  3. Retirez le flacon de l’aimant et remplissez-le d’eau. Bien agiter pour dissoudre les MFC. Maintenant, le produit sera complètement dispersé dans l’eau.
  4. Répétez les deux étapes précédentes plusieurs fois jusqu’à ce que la solution aqueuse des MFC ne produise pas de bulles lorsqu’elle est secouée. Le résultat sera un ferrofluide sombre et opaque qui répondra fortement aux aimants.
    REMARQUE: Dans une synthèse typique avec 20 mL d’éthylène glycol, environ 80 mg de produit MFC seront obtenus.

3. Fonctionnalisation de surface des MFC vers une stabilité colloïdale ultra-élevée

REMARQUE: La synthèse de nitro-dopamine et de Poly(AA-co-AMPS-co-PEG) peut être trouvée dans nos travaux précédents16. Le copolymère est fabriqué par polymérisation radicalaire. Ajouter 0,20 g de 2,2′-Azobis(2-méthylpropionitrile) (AIBN), 0,25 g d’acide acrylique (AA), 0,75 g d’acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (AMPS) et 1,00 g d’acrylate de poly(éthylène glycol) éther méthylique (PEG) dans 10 mL de N,N-diméthylformamide (DMF). Chauffer le mélange dans un bain-marie à 70 °C pendant 1 h et le transférer dans un sac de dialyse (membrane cellulosique, 3 kDa) dans de l’eau. Le rapport pondéral de AA, AMPS et PEG est de 1:3:4. La polymérisation de ces monomères a un taux de conversion de 100%, confirmé par la lyophilisation et la pesée.

  1. Mélanger 10 mL de nanoparticules purifiées (environ 100 mg) dans un flacon de 20 mL avec 10 mL de solution saturée de N-[2-(3,4-dihydroxyphényl)éthyl]nitramide (nitro-dopamine) (~1 mg/mL). Attendez 5 min.
  2. Lavez les MFC enduits de nitro-dopamine à l’aide d’une séparation magnétique. Versez le surnageant jaune pâle. Ajouter de l’eau et agiter vigoureusement. Ensuite, versez de l’eau à l’aide de l’aimant pour retenir le produit. Répétez ce lavage plusieurs fois en laissant la collection brun foncé dans le flacon.
    REMARQUE: Préparer une solution aqueuse à une concentration de 20 mg/mL, une solution tampon à une concentration de 100 mg/mL et une solution polymère poly(AA-co-AMPS-co-PEG) à une concentration de 20 mg/mL.
  3. Mélanger 1 mL de solution d’EDC, 1 mL de tampon MES et 3 mL de solution polymère. Remuer légèrement en faisant tourbillonner le mélange et laisser reposer pendant environ 5 min. Il devrait s’agir d’une solution claire et incolore lorsqu’elle est entièrement combinée.
  4. Ajouter ce mélange à la collection MFC et placer le flacon dans un bain de glace. Abaissez le sondeur de sonde dans la solution, puis allumez-le (250 watts de puissance à 20 kHz).
    1. Après un traitement de sonication de 5 minutes, ajoutez environ 5 mL d’eau ultra-pure au flacon pendant que le sonicator est encore en marche. Continuer de surveiller le navire pour s’assurer qu’aucun produit ne se déverse. Maintenez la glace dans le mélange glace-eau car une partie de la glace initiale fondra en raison de l’intensité et de la chaleur de la sonication.
    2. Laisser le mélange soniquer pendant 25 minutes supplémentaires, pour un total de 30 minutes.
  5. Placez le flacon sur un aimant pour séparer les MFC et verser la solution surnageante.
  6. Lavez plusieurs fois les MFC modifiés avec de l’eau désionisée.
  7. Remplissez le flacon contenant les MFC avec de l’eau ultra-pure. Pipette ce fluide dans un système de filtration sous vide avec un filtre à membrane de polyéthersulfone de 0,1 μm pour éliminer tout MFC agrégé de manière irréversible. Assurez-vous de rincer les parois de l’entonnoir pour minimiser toute perte de produit.
  8. Filtrez la solution sous vide. Répétez ce processus 2-3 fois. Le résultat sera une solution aqueuse purifiée de MFC monodispersés.
    REMARQUE: Environ 10% du produit sera agrégé de manière irréversible et ce matériau restera sur le filtre et devra être jeté.

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Résultats

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Après traitement hydrothermal, le mélange réactionnel se transforme en une dispersion noire visqueuse comme on peut le voir sur la figure 1. Ce qui résulte après la purification est une solution MFC hautement concentrée qui se comporte comme un ferrofluide. Le fluide dans le flacon réagit en quelques secondes lorsqu’il est placé près d’un aimant portatif (<0,5 T), formant une masse noire macroscopique qui peut être déplacée lorsque l’aimant est placé à différents endroits.

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Discussion

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Ce travail démontre une synthèse polyol modifiée de nanocristaux de ferrite de manganèse regroupés en agrégats uniformes à l’échelle nanométrique29. Dans cette synthèse, le chlorure de fer(III) et le chlorure de manganèse(II) subissent une réaction d’hydrolyse forcée et une réduction, formant du MnxFe3-xO4 moléculaire. Ces molécules de ferrite forment des nanocristaux primaires sous haute température et haute pression dans les réacteurs, s’assemblant fin...

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Ce travail a été généreusement soutenu par l’Université Brown et l’Advanced Energy Consortium. Nous remercions chaleureusement le Dr Qingbo Zhang pour sa méthode synthétique établie de MFC à l’oxyde de fer.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Filtre de filtration sous vide de 0,1 micronThermo Fisher ScientificNC9902431pour la filtration des amas agrégés après synthèse et revêtement de surface pour obtenir une solution uniforme
Acide sulfonique 2-acrylamido-2-méthylpropane (AMPS, 99 %)Sigma-Aldrich282731-250Gréactif utilisé en copolymère pour revêtir la surface des nanoclusters et les fonctionnaliser pour les milieux biologiques
Réactif 2,2&prime ;-Azobis(2-méthyl-propionitrile) (AIBN)Sigma-Aldrich441090-100Gutilisé dans la fabrication de copolymères comme générateur de rides libres
Acide 4-morpholinéthanesulfonique, acide 2-(N-Morpholino)éthanesulfonique (MES)Sigma-AldrichM3671-250Gtampon acide utilisé pour stabiliser le processus de revêtement de surface en nanocluster
Acide acryliqueSigma-Aldrich147230-100Gréactif utilisé dans un copolymère pour revêtir la surface de nanoclusters et les fonctionnaliser pour des milieux biologiques ; anhydre, contient 200 ppm de MEHQ comme inhibiteur, 99 %
Balance analytiqueAvantorVWR-205ACutilisée pour peser les réactifs chimiques solides à utiliser dans la synthèse et la dilution
Sonificateur et sonde numériquesBransonB450utilisés pour sonifier une solution de nanocluster pendant le revêtement de surface pour briser les agrégats
Chlorhydrate de dopamineSigma-AldrichH8502-25Gutilisé dans le revêtement de surface pour la réaction d’échange de ligands
Éthylène glycol (anhydre, 99,8 %)Réactif Sigma-Aldrich324558-2Lutilisé comme solvant dans la synthèse hydrothermale de nanoclusters
Flacons en verre (20mL)Flacons PremiumB1015pour solution de nanocluster pendant le lavage et le revêtement de surface ainsi que solutions polymères
Bécher gradué (100mL)Corning1000-100récipient pour le mélange de réactifs solides et liquides pendant la synthèse hydrothermale (à transférer dans le réacteur autoclave avant le four)
Aimant portatifMSC Industrial Supply, Inc.926739041/2 » de long x 1/2 » de large x 1/8 » de haut, 5 pôles, aimant rectangulaire en néodyme Aimant à faible résistance utilisé pour précipiter les nanoclusters à partir de la solution (l’intensité du champ est augmentée avec de la laine d’acier si nécessaire)
Acide chlorhydrique (grade ACS, 37 %)Fisher Scientific7647-01-0pour enlever les débris de nanoclusters restants et nettoyer les réacteurs d’autoclave pour la prochaine utilisation
Optionde réacteur d’autoclave hydrothermalRécipient TOPT-HP500pour un mélange de réactifs fini pour résister à la température et à la pression élevées créées par le four en synthèse hydrothermale
Chlorure de fer(III) hexahydraté (FeCl3· ; 6H2O, réactif ACS, 97 %)Réactif ACS236489-500Gutilisé dans la synthèse de nanoclusters comme source de fer (III) qui devient du fer (II) dans le produit fini de nanocluster (garder au sec et peser rapidement pour éviter la contamination par l’eau)
Brosses de lavage de matériel de laboratoireFisher Scientific13-641-708utilisées pour laver et nettoyer la verrerie avant la synthèse
Plaque d’agitation magnétiqueThermo Fisher Scientific50093538pour le mélange de réactifs solides et liquides lors de la synthèse hydrothermale
Chlorure de manganèse tétrahydraté (MnCl2· ; 4H2O, 99.0 %, cristaux, ACS)Réactif Sigma-Aldrich1375127-2Gutilisé dans la synthèse de nanoclusters comme source de manganèse
Micropipette (100-1000&mu ; L)Thermo Fisher ScientificFF-1000pour le transfert de réactifs liquides tels que l’eau et le chlorure de manganèse
N-(3-diméthylaminopropyl)-N&prime ;-chlorhydrate d’éthylcarbodiimide (EDC)Sigma-Aldrich25952-53-8utilisé dans le revêtement de surface pour faciliter l’échange de ligands de copolymère (conserver les produits chimiques en vrac dans le congélateur et la solution diluée dans le réfrigérateur)
N,N-Diméthylformamide (DMF)Sigma-Aldrich227056-2Lréactif utilisé dans la fabrication de copolymères comme solvant
Sel de sodium d’acide polyacrylique (PAA, Mw~6,000)PolyScience Inc.06567-250réactif utilisé dans la synthèse hydrothermale pour enrober initialement les nanoclusters (éventuellement remplacé lors de l’étape de revêtement de surface)
Poly(éthylène glycol)Methyl ether acrylateSigma-Aldrich454990-250MLréactif utilisé en copolymère pour revêtir la surface des nanoclusters et les fonctionnaliser pour les milieux biologiques ; Mn 480 moyen, contient 100 ppm de BHT comme inhibiteur, 100 ppm de MEHQ comme inhibiteur
Réactifs Acétone, 4L, Réactif ACSCole-ParmerUX-78920-66utilisé comme solvant pour précipiter les nanograppes pendant le lavage
Pipette monocanal, 3123000080 Eppendorf réglable de 1 à 10 mlpour le transfert d’éthylène glycol et d’autres liquides
Laine d’acierLowe’s788470utilisée pour augmenter l’intensité du champ magnétique dans le flacon afin d’aider à la précipitation des nanograppes pour le lavage et le revêtement
de surfaceBarre d’agitationThomas Scientific8608S92pour le mélange de réactifs solides et liquides pendant la synthèse hydrothermale
ClampGrainger29YW53pour l’étanchéité du réacteur autoclave afin de résister à la haute pression du four pendant la synthèse hydrothermique
Urée (réactif ACS, 99,0 %)Réactif Sigma-AldrichU5128-500Gutilisé dans la synthèse hydrothermale pour créer une solution
de baseThermoFisher Scientific596-3320pour la filtration des amas agrégés après synthèse et revêtement de surface pour obtenir une solution uniforme
Régulateur de vide V-850BuchiBU-V850pour la filtration des amas agrégés après synthèse et revêtement de surface pour obtenir une solution uniforme
Four à videFisher Scientific13-262-51utilisé pour créer la température et la pression élevées nécessaires à la formation de nanoclusters dans la synthèse hydrothermale
Table

Références

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  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).

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