Methodenartikel

Stabiele waterige suspensies van mangaan ferrietclusters met instelbare nanoschaaldimensie en -samenstelling

DOI:

10.3791/63140

⸱

5 februari 2022

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

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

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

We rapporteren een eenpotige hydrothermale synthese van mangaan ferrietclusters (MFC's) die onafhankelijke controle biedt over de materiaaldimensie en -samenstelling. Magnetische scheiding maakt een snelle zuivering mogelijk, terwijl oppervlaktefunctionalisatie met behulp van gesulfoneerde polymeren ervoor zorgt dat de materialen niet-aggregerend zijn in biologisch relevant medium. De resulterende producten zijn goed gepositioneerd voor biomedische toepassingen.

Samenvatting

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

Mangaan ferrietclusters (MFC's) zijn bolvormige assemblages van tientallen tot honderden primaire nanokristallen waarvan de magnetische eigenschappen waardevol zijn in diverse toepassingen. Hier beschrijven we hoe deze materialen kunnen worden gevormd in een hydrothermaal proces dat de onafhankelijke controle van de grootte van de productcluster (van 30 tot 120 nm) en het mangaangehalte van het resulterende materiaal mogelijk maakt. Parameters zoals de totale hoeveelheid water die aan de alcoholische reactiemedia wordt toegevoegd en de verhouding tussen mangaan en ijzerprecursor zijn belangrijke factoren bij het bereiken van meerdere soorten MFC-producten op nanoschaal. Een snelle zuiveringsmethode maakt gebruik van magnetische scheiding om de materialen terug te winnen, waardoor de productie van grammen magnetische nanomaterialen vrij efficiënt is. We overwinnen de uitdaging van magnetische nanomateriaalaggregatie door sterk geladen sulfonaatpolymeren toe te passen op het oppervlak van deze nanomaterialen, wat colloïdaal stabiele MFC's oplevert die zelfs in zeer zoute omgevingen niet-aggregerend blijven. Deze niet-aggregerende, uniforme en afstembare materialen zijn uitstekende toekomstige materialen voor biomedische en milieutoepassingen.

Inleiding

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

De opname van mangaan als een dopant in een ijzeroxiderooster kan, onder de juiste omstandigheden, de magnetisatie van het materiaal op hoog toegepaste velden verhogen in vergelijking met zuivere ijzeroxiden. Als gevolg hiervan zijn mangaan ferriet (MnxFe3-xO4) nanodeeltjes zeer wenselijke magnetische nanomaterialen vanwege hun hoge verzadigingsmagnetisatie, sterke respons op externe velden en lage cytotoxiciteit1,2,3,4,5. Zowel single domain nanokristallen als clusters van deze nanokristallen, multidomeindeeltjes genaamd, zijn onderzocht in diverse biomedische toepassingen, waaronder medicijnafgifte, magnetische hyperthermie voor kankerbehandeling en magnetische resonantie beeldvorming (MRI)6,7,8. De Hyeon-groep gebruikte bijvoorbeeld in 2017 single-domein mangaan ferriet nanodeeltjes als fentonkatalysator om kankerhypoxie te induceren en maakte gebruik van het T2contrast van het materiaal voor MRI-tracking9. Het is verrassend in het licht van deze en andere positieve studies van ferrietmaterialen dat er weinig in vivo demonstraties zijn in vergelijking met zuivere ijzeroxide (Fe3O4) nanomaterialen, en geen gerapporteerde toepassingen bij mensen9,10.

Een immense uitdaging bij het vertalen van de kenmerken van ferriet nanomaterialen naar de kliniek is het genereren van uniforme, niet-aggregerende clusters op nanoschaal11,12,13,14. Hoewel conventionele synthetische benaderingen van monodomein nanokristallen goed ontwikkeld zijn, zijn multidomeinclusters van het type interesse in dit werk niet gemakkelijk te produceren op een uniforme en gecontroleerde manier15,16. Bovendien is de ferrietsamenstelling meestal niet-stoichiometrisch en niet alleen gerelateerd aan de beginconcentratie van de voorlopers en dit kan de systematische structuur-functiekarakterisering van deze materialen verder verdoezelen9,12,13,17. Hier pakken we deze problemen aan door een synthetische benadering te demonstreren die onafhankelijke controle oplevert over zowel de clusterdimensie als de samenstelling van mangaan ferriet nanomaterialen.

Dit werk biedt ook een middel om de slechte colloïdale stabiliteit van ferriet nanomaterialen18,19,20 te overwinnen. Magnetische nanodeeltjes zijn over het algemeen gevoelig voor aggregatie als gevolg van sterke deeltjes-deeltjesaantrekking; ferrieten hebben meer last van dit probleem omdat hun grotere netto magnetisatie de deeltjesaggregatie versterkt. In relevante biologische media leveren deze materialen voldoende grote aggregaten op die de materialen snel verzamelen, waardoor hun blootstellingsroutes voor dieren of mensen worden beperkt20,21,22. Hilt et al. vonden een ander gevolg van deeltjes-deeltjesaggregatie in hun studie van magnetothermische verwarming en kleurstofdegradatie23. Bij iets hogere deeltjesconcentraties, of een langere tijd van blootstelling aan het veld, werd de effectiviteit van de materialen verminderd naarmate materialen in de loop van de tijd werden geaggregeerd en de actieve deeltjesoppervlakken afnamen. Deze en andere toepassingen zouden baat hebben bij clusteroppervlakken die zijn ontworpen om sterische barrières te bieden die deeltjes-deeltjesinteracties uitsluiten24,25.

Hier rapporteren we een synthetische benadering om mangaan ferrietclusters (MFC's) te synthetiseren met controleerbare afmetingen en samenstelling. Deze multidomeindeeltjes bestaan uit een samenstel van primaire mangaan ferriet nanokristallen die hard geaggregeerd zijn; de nauwe associatie van de primaire nanokristallen verbetert hun magnetische eigenschappen en zorgt voor een totale clustergrootte, 50-300 nm, goed afgestemd op de optimale afmetingen voor een nanogeneeskunde. Door de hoeveelheid water en mangaanchloridevoorloper te veranderen, kunnen we de totale diameter en samenstelling onafhankelijk regelen. De methode maakt gebruik van eenvoudige en efficiënte hydrothermale reacties met één pot die frequente experimenten en materiaaloptimalisatie mogelijk maken. Deze MFC's kunnen gemakkelijk worden gezuiverd tot een geconcentreerde productoplossing, die verder wordt gewijzigd door gesulfoneerde polymeren die colloïdale stabiliteit geven. Hun tunability, uniformiteit en stabiliteit van de oplossingsfase zijn allemaal kenmerken van grote waarde bij toepassingen van nanomaterialen in biomedische en milieutechniek.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

1. Synthese van MFC's met controle over de totale diameter en ferrietsamenstelling van MFC's

  1. Was en droog al het glaswerk grondig om te gebruiken in de synthese. De hoeveelheid water in de synthese heeft invloed op de afmetingen van de MFC's, dus het is cruciaal om ervoor te zorgen dat het glaswerk geen restwater bevat16,26.
    1. Om het glaswerk te wassen, spoel af met water en afwasmiddel en schrob met een kolfborstel om vuil te verwijderen. Grondig spoelen om alle wasmiddel te verwijderen en eindigen met een spoeling van gedeïoniseerd water.
    2. Om het glaswerk te drogen, schud je waterdruppels van het oppervlak van het glaswerk en plaats je het in een oven op 60 °C tot het helemaal droog is.
    3. Spoel de met polyfenyleen beklede (PPL) reactoren met 37% zoutzuur om vuil van eerder gebruik te verwijderen. Om dit te doen, plaatst u de reactoren en hun doppen in een groot bekerglas en vult u met zoutzuur totdat de reactoren volledig onder water staan. Laat dit 30 minuten zitten voordat je het zoutzuur uitschenkt. Spoel het bekerglas met de reactoren continu af met water gedurende 1-2 minuten en plaats de reactoren vervolgens in de oven om te drogen.
  2. Gebruik een automatische pipet om 20 ml ethyleenglycol over te brengen in een bekerglas van 50 ml met een magnetische roerstaaf.
  3. Weeg de vereiste hoeveelheid ijzer(III)chloride (FeCl3·6H2O, vast) af om een eindconcentratie van 1,3 mM te bereiken en voeg deze toe aan het bekerglas. Leg het bekerglas op een roerplaat en zet het aan bij 480 tpm om te beginnen met continu roeren van het bekerglas.
    OPMERKING: Omdat dit een hydraat is, moet het snel worden gemeten en toegevoegd om ongewenste absorptie van water uit de omgevingslucht te voorkomen.
  4. Weeg 250 mg polyacrylzuur (PAA, Mw ~6.000, poeder) af en voeg het toe aan het bekerglas. Na de toevoeging van PAA wordt de oplossing ondoorzichtig en iets lichter van kleur.
  5. Weeg 1,2 g ureum (CO(NH2)2, poeder) af en voeg dit toe aan het bekerglas.
  6. Voeg met een pipet 0,7 mM mangaan(II)chloride (MnCl2·6H2O aq, 3,5 M, 0,2 ml) toe aan het bekerglas.
  7. Voeg ten slotte met een pipet de vereiste hoeveelheid (0,5 ml) ultrazuiver water toe aan het bekerglas.
  8. Laat de oplossing 30 minuten roeren en merk de kleurverandering op. Het zal zich presenteren als een doorschijnende, donkeroranje kleur.
  9. Breng het reactiemengsel over in de met polyfenyleen beklede (PPL)-reactor. Merk op dat nadat de oplossing heeft geroerd, sommige vaste stoffen zich aan de zijkanten van het bekerglas kunnen hebben opgehoopt.
    1. Gebruik een magneet (kubieke permanente zeldzame aardmagneet, 40 x 40 x 20 mm, hierna een "magneet" genoemd voor alle scheidings- en magnetische opvangprocedures) om de roerstaaf rond de wanden van het bekerglas te slepen om ervoor te zorgen dat alle vaste stoffen die zich aan de zijkanten hebben opgehoopt, in de reactieoplossing worden verspreid.
    2. Zodra de oplossing is gemengd en klaar is, brengt u deze over in de met PPL beklede reactor van 50 ml.
    3. Gebruik een klem en hendel om de reactor in de roestvrijstalen autoclaaf zo goed mogelijk af te sluiten. Klem het reactorvat vast aan een stabiel oppervlak en duw de reactor met behulp van een staaf die als hefboom in de dop is gestoken om af te sluiten. Merk op dat de verzegelde reactor niet met de hand mag kunnen worden geopend. Dit is cruciaal omdat de hogedrukomgeving van de oven een strakke afdichting van de reactor vereist.
  10. Plaats de reactor gedurende 20 uur in een oven bij 215 °C.
  11. Nadat de hydrothermale reactie is voltooid, verwijdert u de reactor uit de oven en laat u deze afkoelen tot kamertemperatuur. Door de druk van de oven kan de reactor met de hand worden geopend. Merk op dat de reactor op dit punt het MFC-product zal bevatten dat is gedispergeerd in ethyleenglycol met andere onzuiverheden, zoals niet-gereageerd polymeer, en een ondoorzichtige zwarte oplossing zal zijn. Het product wordt in de volgende stappen geïsoleerd.

2. Magnetische scheiding en zuivering van MFC's

  1. Doe 200 mg staalwol in een glazen injectieflacon. Vul de glazen injectieflacon halverwege met het reactiemengsel van de reactor. Vul de rest van de injectieflacon met aceton en schud goed. Merk op dat de staalwol de magnetische veldsterkte in de injectieflacon verhoogt en de magnetische scheiding van de nanoclusters van de oplossing zal helpen.
  2. Plaats de injectieflacon op een magneet zodat er magnetische opvang kan plaatsvinden. Het resultaat is een doorschijnende oplossing met neerslag aan de onderkant.
    1. Giet de bovennatuurlijke oplossing af terwijl de MFC's magnetisch worden opgesloten door de staalwol door de magneet tijdens het gieten op de bodem van de injectieflacon te houden. Ethyleenglycol zal in deze stap grotendeels worden verwijderd.
    2. Begin met wassen met de lage verhouding van aceton tot water en verhoog de verhouding in volgende wasbeurten tot ze zuiver zijn. Doe dit 3-4 keer.
  3. Verwijder de injectieflacon uit de magneet en vul deze met water. Schud goed om de MFC's op te lossen. Nu zal het product volledig worden gedispergeerd in water.
  4. Herhaal de vorige twee stappen meerdere keren totdat de waterige oplossing van de MFC's geen bubbels produceert wanneer ze worden geschud. Het resultaat is een donkere, ondoorzichtige ferrofluïde die sterk zal reageren op magneten.
    OPMERKING: In een typische synthese met 20 ml ethyleenglycol wordt ongeveer 80 mg MFC-product verkregen.

3. Oppervlaktefunctionalisatie van MFC's naar ultrahoge colloïdale stabiliteit

OPMERKING: De synthese van nitro-dopamine en Poly (AA-co-AMPS-co-PEG) is te vinden in ons vorige werk16. Het copolymeer wordt gemaakt door polymerisatie van vrije radicalen. Voeg 0,20 g 2,2′-Azobis(2-methylpropionitril) (AIBN), 0,25 g acrylzuur (AA), 0,75 g 2-Acrylamido-2-methylpropaansulfonzuur (AMPS) en 1,00 g Poly(ethyleenglycol)methyletheracrylaat (PEG) toe aan 10 ml N,N-Dimethylformamide (DMF). Verwarm het mengsel gedurende 1 uur in een waterbad van 70 °C en breng het over in een dialysezak (Cellulosemembraan, 3 kDa) in water. De gewichtsverhouding van AA, AMPS en PEG is 1:3:4. Polymerisatie voor deze monomeren heeft een conversiepercentage van 100% zoals bevestigd door vriesdrogen en wegen.

  1. Combineer 10 ml gezuiverde nanodeeltjes (ongeveer 100 mg) in een injectieflacon van 20 ml met 10 ml verzadigde N-[2-(3,4-dihydroxyfenyl)ethyl]nitramide (nitro-dopamine) oplossing (~1 mg/ml). Wacht 5 minuten.
  2. Was de nitro-dopamine gecoate MFC's met behulp van magnetische scheiding. Giet het lichtgele supernatant uit. Voeg water toe en schud krachtig. Giet vervolgens water uit met behulp van de magneet om het product vast te houden. Herhaal deze wasbeurt meerdere keren en laat de donkerbruine verzameling in de injectieflacon achter.
    OPMERKING: Bereid een waterige oplossing met een concentratie van 20 mg/ml, een bufferoplossing met een concentratie van 100 mg/ml en een poly(AA-co-AMPS-co-PEG) polymeeroplossing met een concentratie van 20 mg/ml.
  3. Meng 1 ml EDC-oplossing, 1 ml MES-buffer en 3 ml polymeeroplossing. Roer licht door het mengsel te draaien en laat het ongeveer 5 minuten zitten. Het moet een heldere en kleurloze oplossing zijn wanneer het volledig wordt gecombineerd.
  4. Voeg dit mengsel toe aan de MFC-collectie en plaats de injectieflacon in een ijsbad. Laat de sonde sonicator in de oplossing zakken en schakel deze vervolgens in (250 watt vermogen bij 20 kHz).
    1. Voeg na een ultrasoonapparaatbehandeling van 5 minuten ongeveer 5 ml ultrazuiver water toe aan de injectieflacon terwijl de sonicator nog steeds draait. Blijf het schip controleren om ervoor te zorgen dat er geen product morst. Houd het ijs in het ijs-watermengsel omdat een deel van het initiële ijs zal smelten als gevolg van de intensiteit en hitte van de ultrasoonapparaat.
    2. Laat het mengsel nog eens 25 minuten ultrasoon trekken, gedurende een totaal van 30 minuten.
  5. Plaats de injectieflacon bovenop een magneet om de MFC's te scheiden en giet de supernatantoplossing uit.
  6. Was de gemodificeerde MFC's meerdere keren met gedeïoniseerd water.
  7. Vul de injectieflacon met de MFC's met ultrazuiver water. Pipetteer deze vloeistof in een vacuümfiltratiesysteem met een polyethersulfonmembraanfilter van 0,1 μm om onomkeerbaar geaggregeerde MFC's te verwijderen. Zorg ervoor dat u de wanden van de trechter doorspoelt om productverlies te minimaliseren.
  8. Vacuümfilter de oplossing. Herhaal dit proces 2-3 keer. Het resultaat is een gezuiverde waterige oplossing van monodispersed MFC's.
    OPMERKING: Ongeveer 10% van het product wordt onomkeerbaar geaggregeerd en dit materiaal blijft op het filter zitten en moet worden weggegooid.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

Na hydrothermale behandeling verandert het reactiemengsel in een viskeuze zwarte dispersie zoals te zien is in figuur 1. Wat na zuivering ontstaat, is een sterk geconcentreerde MFC-oplossing die zich gedraagt als een ferrofluïde. De vloeistof in de injectieflacon reageert binnen enkele seconden wanneer deze in de buurt van een handmagneet (<0,5 T) wordt geplaatst en een macroscopische zwarte massa vormt die kan worden verplaatst terwijl de magneet op verschillende locaties wordt geplaatst.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

Dit werk demonstreert een gemodificeerde polyolsynthese van mangaan ferriet nanokristallen geclusterd in uniforme aggregaten op nanoschaal29. In deze synthese ondergaan ijzer(III)chloride en mangaan(II)chloride een geforceerde hydrolysereactie en -reductie, waarbij moleculair MnxFe3-xO4 wordt gevormd. Deze ferrietmoleculen vormen primaire nanokristallen onder de hoge temperatuur en hoge druk in de reactoren en assembleren uiteindelijk tot bolvormige aggr...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

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

Dit werk werd genereus ondersteund door Brown University en het Advanced Energy Consortium. We bedanken Dr. Qingbo Zhang dankbaar voor zijn gevestigde synthetische methode van ijzeroxide MFC's.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
0.1 Micron Vaccum Filtration FilterThermo Fisher ScientificNC9902431voor het filteren van geaggregeerde clusters na synthese en oppervlaktecoating om een uniforme oplossing te bereiken
2-Acrylamido-2-methylpropaan sulfonzuur (AMPS, 99%)Sigma-Aldrich282731-250Greagens gebruikt in copolymeer om nanoclusters oppervlakte te coaten en ze te functionaliseren voor biologische media
2,2′-Azobis(2-methylpropionitril) (AIBN)Sigma-Aldrich441090-100Greagens gebruikt in het maken van copolymeren als vrije radicalen generator
4-Morpholineethaansulfonzuur, 2-(N-Morpholino)ethaansulfonzuur (MES)Sigma-AldrichM3671-250Gzure buffer gebruikt om nanocluster oppervlaktecoating proces te stabiliseren
AcrylzuurSigma-Aldrich147230-100Greagens gebruikt in copolymeer om nanoclusters oppervlakte te coaten en ze te functionaliseren voor biologische media; watervrij, bevat 200 ppm MEHQ als inhibitor, 99%
Analytische WeegschaalAvantorVWR-205ACgebruikt om vaste chemische reagentia af te wegen voor gebruik in synthese en verdunning
Digitale Sonifier en SondeBransonB450gebruikt om nanocluster oplossing te sonificeren tijdens oppervlaktecoating om aggregaten te breken
Dopamine hydrochlorideSigma-AldrichH8502-25Ggebruikt in oppervlaktecoating voor ligand uitwisselingsreactie
Ethyleenglycol (watervrij, 99.8%)Sigma-Aldrich324558-2Lreagens gebruikt als oplosmiddel in hydrothermale synthese van nanoclusters
Glazen Vialen (20mL)Premium VialsB1015container voor nanocluster oplossing tijdens wassen en oppervlaktecoating evenals polymeer oplossingen
Gegradueerde Beker (100mL)Corning1000-100container voor het mengen van vaste en vloeibare reagentia tijdens hydrothermale synthese (om overgebracht te worden in autoclaaf reactor voor oven)
HandmagneetMSC Industrial Supply, Inc.926739041/2" Lang x 1/2" Breed x 1/8" Hoog, 5 Polen, Rechthoekige Neodymium Magneet lage sterkte magneet gebruikt om nanoclusters uit oplossing te precipiteren (veldsterkte wordt verhoogd met staalwol wanneer nodig)
Zoutzuur (ACS graad, 37%)Fisher Scientific7647-01-0voor het verwijderen van overgebleven nanoclusterresten en het schoonmaken van autoclaaf reactoren voor volgende gebruik
Hydrothermale Autoclaaf ReactorToptionTOPT-HP500container voor afgewerkte reagentiemix om hoge temperatuur en druk te weerstaan die door de oven in hydrothermale synthese wordt gecreëerd
IJzer(III) Chloride Hexahydraat (FeCl3·6H2O, ACS reagens, 97%)ACS236489-500Greagens gebruikt in synthese van nanoclusters als bron van ijzer (III) dat wordt ijzer (II) in afgewerkt nanocluster product (houd droog en weeg snel uit om watervervuiling te voorkomen)
Labware WasborstelsFisher Scientific13-641-708gebruikt om glaswerk te wassen en schoon te maken voorafgaand aan synthese
Magneetische RoerplaatThermo Fisher Scientific50093538voor het mengen van vaste en vloeibare reagentia tijdens hydrothermale synthese
Manganchloride tetrahydraat (MnCl2·4H2O, 99.0%, kristallen, ACS)Sigma-Aldrich1375127-2Greagens gebruikt in synthese van nanoclusters als bron van mangaan
Micropipet (100-1000μL)Thermo Fisher ScientificFF-1000voor het overbrengen van vloeibare reagentia zoals water en mangaanchloride
N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)Sigma-Aldrich25952-53-8gebruikt in oppervlaktecoating om te assisteren bij ligand uitwisseling van copolymeer (houd bulkchemica in vriezer en verdunde oplossing in koelkast)
N,N-Dimethylformamide (DMF)Sigma-Aldrich227056-2Lreagens gebruikt in het maken van copolymeer als het oplosmiddel
Polyacrylzuur natriumzout (PAA, Mw~6,000)PolyScience Inc.06567-250reagens gebruikt in hydrothermale synthese om nanoclusters aanvankelijk te coaten (uiteindelijk vervangen in oppervlaktecoatingstap)
Poly(ethyleenglycol) methylether acrylaatSigma-Aldrich454990-250MLreagens gebruikt in copolymeer om nanoclusters oppervlakte te coaten en ze te functionaliseren voor biologische media; gemiddelde Mn 480, bevat 100 ppm BHT als inhibitor, 100 ppm MEHQ als inhibitor
Reagentia Aceton, 4L, ACS ReagensCole-ParmerUX-78920-66gebruikt als oplosmiddel om nanoclusters tijdens wassen te precipiteren
Eenkanaals Pipet, Verstelbaar 1-10 mLEppendorf3123000080voor het overbrengen van ethyleenglycol en andere vloeistoffen
StaalwolLowe's788470gebruikt om de magnetische veldsterkte in de vial te verhogen om de precipitatie van nanoclusters voor wassen en oppervlaktecoating te helpen
RoerstaafThomas Scientific8608S92voor het mengen van vaste en vloeibare reagentia tijdens hydrothermale synthese
TabelklemGrainger29YW53voor het strak afdichten van autoclaaf reactor om hoge druk van oven tijdens hyrothermale synthese te weerstaan
Urea (ACS reagens, 99.0%)Sigma-AldrichU5128-500Greagens gebruikt in hydrothermale synthese om een basische oplossing te creëren
Vaccum Filtratie Fles ToppenThermo Fisher Scientific596-3320voor het filteren van geaggregeerde clusters na synthese en oppervlaktecoating om een uniforme oplossing te bereiken
Vaccum Controller V-850

Referenties

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

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Hydrothermale synthesemagnetische scheidingcollo dale stabiliteitcontrole van clustergroottesulfonaatpolymeercoatingmagnetische nanomaterialenwaterige suspensiebiomedische toepassingennanoclusterfunctionalisering

Gerelateerde artikelen