Yöntem makalesi

Ayarlanabilir Nano ölçekli Boyut ve Bileşime Sahip Manganez Ferrit Kümelerinin Kararlı Sulu Süspansiyonları

DOI:

10.3791/63140

⸱

5 Şubat 2022

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

* These authors contributed equally

Bu makalede

Özet

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

Manganez ferrit kümelerinin (MFC' ler) malzeme boyutu ve bileşimi üzerinde bağımsız kontrol sağlayan tek potalı hidrotermal sentezini rapor ediyoruz. Manyetik ayırma hızlı saflaştırma sağlarken, sülfonated polimerler kullanılarak yüzey fonksiyonelleştirme, malzemelerin biyolojik olarak ilgili ortamda toplanmamasını sağlar. Elde edilen ürünler biyomedikal uygulamalar için iyi konumlandırılmıştır.

Özet

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

Manganez ferrit kümeleri (MFC'ler), manyetik özellikleri çeşitli uygulamalarda değerli olan onlarca ila yüzlerce birincil nanokristalden oluşan küresel montajlardır. Burada, bu malzemelerin ürün kümesi boyutunun (30 ila 120 nm) bağımsız kontrolüne ve elde edilen malzemenin manganez içeriğine izin veren bir hidrotermal işlemde nasıl oluşturulacağı açıklanmaktadır. Alkollü reaksiyon ortamına eklenen toplam su miktarı ve manganezin demir öncüsüne oranı gibi parametreler, birden fazla MFC nano ölçekli ürün türüne ulaşmada önemli faktörlerdir. Hızlı bir arıtma yöntemi, gram manyetik nanomalzemelerin üretimini oldukça verimli hale getiren malzemeleri kurtarmak için manyetik ayırma kullanır. Manyetik nanomalzeme toplama zorluğunu, bu nanomalzemelerin yüzeyine yüksek yüklü sülfonat polimerleri uygulayarak üstesinden geliyoruz ve yüksek tuzlu ortamlarda bile toplanmayan kolloidal olarak stabil MBC'ler elde ediyoruz. Bu toplamayan, tekdüze ve ayarlanabilir malzemeler biyomedikal ve çevresel uygulamalar için mükemmel prospektif malzemelerdir.

Giriş

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

Manganezin bir demir oksit kafesine dopant olarak dahil edilmesi, uygun koşullar altında, saf demir oksitlere kıyasla malzemenin yüksek uygulamalı alanlardaki manyetizasyonunu artırabilir. Sonuç olarak, manganez ferrit (MnxFe3-xO4) nanopartikülleri, yüksek doygunluk manyetizasyonu, dış alanlara güçlü tepki ve düşük sitotoksiklikleri nedeniyle oldukça arzu edilen manyetik nanomalzemelerdir1,2,3,4,5. Hem tek etki alanı nanokristalleri hem de multidomain parçacıkları olarak adlandırılan bu nanokristallerin kümeleri, ilaç dağıtımı, kanser tedavisi için manyetik hipertermi ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG)6,7,8 dahil olmak üzere çeşitli biyomedikal uygulamalarda araştırılmıştır. Örneğin, 2017'deki Hyeon grubu, kanser hipoksisini teşvik etmek için Fenton katalizörü olarak tek alanlı manganez ferrit nanopartiküllerini kullandı ve MRI takibi için malzemenin T2contrast'ını kullandı9. Ferrit malzemelerin bu ve diğer olumlu çalışmaları ışığında, saf demir oksit (Fe3O4) nanomalzemelere kıyasla az sayıda in vivo gösteri olması ve insanlarda bildirilen hiçbir uygulama olmaması şaşırtıcıdır9,10.

Ferrit nanomalzemelerin özelliklerinin kliniğe çevrilmesinde karşılaşılan büyük bir zorluk, tek tip, toplanmayan, nano ölçekli kümelerin üretilmesidir11,12,13,14. Monodomain nanokristallere geleneksel sentetik yaklaşımlar iyi gelişmiş olsa da, bu işe ilgi türündeki çok etki alanı kümeleri tek tip ve kontrollü bir şekilde kolayca üretilmemektedir15,16. Ek olarak, ferrit bileşimi genellikle stoichiometrik değildir ve sadece öncüllerin başlangıç konsantrasyonu ile ilgili değildir ve bu, bu malzemelerin sistematik yapı-işlev karakterizasyonunu daha da gizleyebilir9,12,13,17. Burada manganez ferrit nanomalzemelerinin hem küme boyutu hem de bileşimi üzerinde bağımsız kontrol sağlayan sentetik bir yaklaşım sergileyerek bu sorunları ele alıyoruz.

Bu çalışma aynı zamanda ferrit nanomalzemelerin zayıf kolloidal stabilitesinin üstesinden gelmek için bir araç sağlar18,19,20. Manyetik nanopartiküller genellikle güçlü parçacık-parçacık cazibesi nedeniyle toplanmaya eğilimlidir; ferritler, daha büyük net manyetizasyonları parçacık toplamayı güçlendirdikçe bu sorundan daha fazla muzdariptir. İlgili biyolojik ortamda, bu malzemeler malzemelerin hızla topladığı yeterince büyük agregalar verir, böylece hayvanlara veya insanlara maruz kalma rotalarını sınırlar20,21,22. Hilt ve arkadaşları, manyetotermal ısıtma ve boya bozulması çalışmalarında parçacık-parçacık toplamanın başka bir sonucunu buldular23. Biraz daha yüksek parçacık konsantrasyonlarında veya alana maruz kalma süresinin artmasında, malzemeler zamanla bir araya geldikçe ve aktif parçacık yüzey alanları azaldıkça malzemelerin etkinliği azaltıldı. Bu ve diğer uygulamalar, parçacık-parçacık etkileşimlerini önleyen sterik bariyerler sağlamak için tasarlanmış küme yüzeylerinden yararlanacaktır24,25.

Burada manganez ferrit kümelerini (MFC' ler) kontrol edilebilir boyutlar ve bileşim ile sentezlemek için sentetik bir yaklaşım bildiriyoruz. Bu çok etki alanı parçacıkları, sert bir şekilde toplanan birincil manganez ferrit nanokristallerinin bir montajından oluşur; birincil nanokristallerin yakın ilişkisi manyetik özelliklerini geliştirir ve bir nanotıp için optimum boyutlara iyi eşleşen genel bir küme boyutu olan 50-300 nm sağlar. Su ve manganez klorür öncüsü miktarını değiştirerek, genel çapı ve bileşimi bağımsız olarak kontrol edebiliriz. Yöntem, sık deney ve malzeme optimizasyonuna izin veren basit ve verimli tek pota hidrotermal reaksiyonları kullanır. Bu MFC'ler, kolloidal stabilite sağlayan sülfonlu polimerler tarafından daha da değiştirilen konsantre bir ürün çözeltisine kolayca saflaştırılabilir. Bunların tunability, homojenliği ve çözüm fazı stabilitesi, biyomedikal ve çevre mühendisliğinde nanomalzeme uygulamalarında çok değerli özelliklerdir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

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

1. MFC'lerin genel çapı ve ferrit bileşimi üzerinde kontrole sahip MFC'lerin sentezi

  1. Sentezde kullanılacak tüm cam eşyaları yıkayın ve iyice kurulayın. Sentezdeki su miktarı MFC'lerin boyutlarını etkiler, bu nedenle cam eşyaların içinde artık su olmadığından emin olmak çok önemlidir16,26.
    1. Cam eşyaları yıkamak için su ve deterjanla durulayın ve döküntüleri gidermek için bir şişe fırçası ile ovalayın. Tüm deterjanı çıkarmak için iyice durulayın ve deiyonize su ile bitirin.
    2. Züccaciyeyi kurutmak için, su damlacığını züccaciyenin yüzeyinden sallayın ve tamamen kuruyana kadar 60 °C'de bir fırına yerleştirin.
    3. Polifenilen kaplı (PPL) reaktörleri% 37 hidroklorik asitle durulaarak önceki kullanımdaki kalıntıları temizleyin. Bunu yapmak için, reaktörleri ve kapaklarını büyük bir kabın içine yerleştirin ve reaktörler tamamen suya gömülene kadar hidroklorik asitle doldurun. Hidroklorik asidi dökmeden önce bunu 30 dakika bekletin. Reaktörleri içeren kabı 1-2 dakika boyunca suyla sürekli durulayın ve ardından reaktörleri kurumaya bırakın.
  2. Manyetik karıştırma çubuğuna sahip 50 mL'lik bir behere 20 mL etilen glikol aktarmak için otomatik bir pipet kullanın.
  3. 1,3 mM'lik son konsantrasyonu elde etmek için gerekli miktarda demir (III) klorür (FeCl3·6H2O, katı) tartın ve kabın içine ekleyin. Beheri bir karıştırma plakasına koyun ve kabın sürekli karıştırılmaya başlaması için 480 rpm'de açın.
    NOT: Bu bir hidrat olduğundan, ortam havasından istenmeyen su emilimini önlemek için hızlı bir şekilde ölçülmeli ve eklenmelidir.
  4. 250 mg poliakrilik asit (PAA, Mw ~ 6.000, toz) tartın ve kabın içine ekleyin. PAA'nın eklenmesinden sonra, çözelti opak ve biraz daha açık renkte olur.
  5. 1,2 g üre (CO(NH2)2, toz) tartın ve kabın içine ekleyin.
  6. Pipet kullanarak, kabın içine 0,7 mM manganez (II) klorür (MnCl2·6H2O aq, 3,5 M, 0,2 mL) ekleyin.
  7. Son olarak, bir pipet kullanarak behere gerekli miktarda (0,5 mL) ultra saf su ekleyin.
  8. Çözeltinin 30 dakika karıştırmasına izin verin ve renk değişimini fark edin. Yarı saydam, koyu turuncu bir renk olarak sunulacaktır.
  9. Reaksiyon karışımını polifenilen astarlı (PPL) reaktöre aktarın. Çözelti karıştırıldıktan sonra, kabın yanlarında bazı katıların birikmiş olabileceğini unutmayın.
    1. Yanlarda biriken katıların reaksiyon çözeltisine dağılmasını sağlamak için karıştırma çubuğunu kabın duvarlarının etrafına sürüklemek için bir mıknatıs (kübik kalıcı nadir toprak mıknatısı, 40 x 40 x 20 mm, bundan sonra tüm ayırma ve manyetik toplama prosedürleri için "mıknatıs" olarak adlandırılır) kullanın.
    2. Çözelti karıştırılıp hazır hale yüklendikten sonra 50 mL PPL astarlı reaktöre aktarın.
    3. Paslanmaz çelik otoklavdaki reaktörü mümkün olduğunca sıkı bir şekilde kapatmak için bir kelepçe ve kol kullanın. Reaktör kabını sabit bir yüzeye sıkıştırın ve kapağa bir kol olarak yerleştirilmiş bir çubuk kullanarak reaktörü sızdırmazlığa itin. Kapalı reaktörün elle açılamayacağına dikkat edin. Fırının yüksek basınç ortamı reaktör üzerinde sıkı bir sızdırmazlık gerektirdiğinden bu çok önemlidir.
  10. Reaktörü 215 °C'de 20 saat fırına yerleştirin.
  11. Hidrotermal reaksiyon yapıldıktan sonra reaktörü fırından çıkarın ve oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Fırının basıncı reaktörün elle açılmasını sağlayacaktır. Bu noktada reaktörün etilen glikolde dağınık MFC ürününü, tepkilenmemiş polimer gibi diğer safsızlıklarla birlikte içereceğini ve opak siyah bir çözelti olacağını unutmayın. Ürün aşağıdaki adımlarda yalıtılacaktır.

2. MFC'lerin manyetik olarak ayrılması ve saflaştırılması

  1. Bir cam şişeye 200 mg çelik yün yerleştirin. Cam şişeyi reaktörden gelen reaksiyon karışımıyla yarıya kadar doldurun. Şişenin geri kalanını asetonla doldurun ve iyice çalkalayın. Çelik yünün şişedeki manyetik alan gücünü artırdığını ve nanokütüslerin çözeltiden manyetik olarak ayrılmasına yardımcı olacağını unutmayın.
  2. Manyetik toplamanın gerçekleşmesi için şişeyi bir mıknatısın üzerine yerleştirin. Sonuç, altta çökelti olan yarı saydam bir çözelti olacaktır.
    1. MFC'ler dökülürken mıknatısı şişenin dibine tutarak çelik yün tarafından manyetik olarak sıkışıp kalmışken, süpernatant çözeltiyi dökün. Etilen glikol çoğunlukla bu adımda kaldırılacaktır.
    2. Asetonun suya oranının düşüklüğü ile yıkamaya başlayın ve sonraki yıkamalarda saf olana kadar oranı artırın. Bunu 3-4 kez yapın.
  3. Şişeyi mıknatıstan çıkarın ve suyla doldurun. MFC'leri çözmek için iyi çalkalayın. Şimdi ürün tamamen suya dağılacak.
  4. MFC'lerin sulu çözümü çalkalandığında kabarcık üretmeyene kadar önceki iki adımı birkaç kez tekrarlayın. Sonuç, mıknatıslara güçlü bir şekilde yanıt verecek karanlık, opak bir ferrofluid olacaktır.
    NOT: 20 mL etilen glikol ile tipik bir sentezde, yaklaşık 80 mg MFC ürünü elde edilecektir.

3. MFC'lerin ultra yüksek kolloidal stabiliteye doğru yüzey fonksiyonelleştirilmesi

NOT: Nitro-dopamin ve Poly (AA-co-AMPS-co-PEG) sentezi önceki çalışmamızda bulunabilir16. Koalölçer serbest radikal polimerizasyonu ile yapılır. 0.20 g 2,2′-Azobis(2-metilpropionitrile) (AIBN), 0,25 g akrilik asit (AA), 0,75 g 2-Akrilyido-2 ekleyin -metilpropane sülfinik asit (AMPS) ve 10 mL N,N-Dimetilformamid (DMF) içinde 1.00 g Poli (etilen glikol) metil eter akrilit (PEG). Karışımı 70 °C'lik bir su banyosunda 1 saat ısıtın ve suda bir diyaliz torbasına (Selüloz Membran, 3 kDa) aktarın. AA, AMPS ve PEG'in ağırlık oranı 1:3:4'tür. Bu monomerler için polimerizasyon, dondurarak kurutma ve tartım ile onaylanan% 100 dönüşüm oranına sahiptir.

  1. 10 mL saflaştırılmış nanopartikülleri (yaklaşık 100 mg) 20 mL'lik bir şişede 10 mL doymuş N-[2-(3,4-dihidroksifenil)etil]nitramid (nitro-dopamin) çözeltisi (~1 mg/mL) ile birleştirin. 5 dakika bekleyin.
  2. Nitro-dopamin kaplı MFC'leri manyetik ayırma kullanarak yıkayın. Soluk sarı süpernatant dökün. Su ekleyin ve kuvvetlice çalkalayın. Daha sonra, ürünü korumak için mıknatısı kullanarak su dökün. Bu yıkamayı birkaç kez tekrarlayın ve koyu kahverengi koleksiyonu şişede bırakın.
    NOT: 20 mg/mL konsantrasyonda sulu bir çözelti, 100 mg/mL konsantrasyonda bir tampon çözeltisi ve 20 mg/mL konsantrasyonda bir poli(AA-co-AMPS-co-PEG) polimer çözeltisi hazırlayın.
  3. 1 mL EDC çözeltisi, 1 mL MES tamponu ve 3 mL polimer çözeltisini karıştırın. Karışımı döndürerek hafifçe karıştırın ve yaklaşık 5 dakika bekletin. Tamamen birleştirildiğinde net ve renksiz bir çözüm olmalıdır.
  4. Bu karışımı MFC koleksiyonuna ekleyin ve şişeyi bir buz banyosuna yerleştirin. Prob sonicator'ı çözeltiye haline alın ve ardından açın (20 kHz'de 250 watt güç).
    1. 5 dakikalık bir sonication işlemden sonra, sonicator hala çalışırken şişeye kabaca 5 mL ultra saf su ekleyin. Ürün dökülmemesini sağlamak için gemiyi izlemeye devam edin. Sonication yoğunluğu ve ısısı nedeniyle ilk buzun bir kısmı eriyeceğinden, buz suyu karışımındaki buzu koruyun.
    2. Karışımın toplam 30 dakika boyunca 25 dakika daha sonicate etmesine izin verin.
  5. MFC'leri ayırmak ve süpernatant çözeltisini dökmek için şişeyi bir mıknatısın üzerine yerleştirin.
  6. Modifiye MFC'leri deiyonize suyla birkaç kez yıkayın.
  7. MFC'leri içeren şişeyi ultra saf suyla doldurun. Pipet bu sıvı, geri dönüşümsüz olarak toplanan MFC'leri çıkarmak için 0,1 μm poliethersülfon membran filtreli bir vakum filtrasyon sistemine sokar. Ürün kaybını en aza indirmek için huni duvarlarını yıkattığınızdan emin olun.
  8. Çözümü vakum filtresi. Bu işlemi 2-3 kez tekrarlayın. Sonuç, monodispersed MFC'lerin saflaştırılmış sulu bir çözümü olacaktır.
    NOT: Ürünün kabaca %10'luk kısmı geri dönüşümsüz olarak toplanır ve bu malzeme filtrede kalır ve atılmalıdır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

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

Hidrotermal işlemden sonra reaksiyon karışımı Şekil 1'de görülebileceği gibi viskoz siyah bir dağılıma dönüşür. Saflaştırmadan sonra ortaya çıkan şey, ferrofluid gibi davranan son derece konsantre bir MFC çözümüdür. Şişedeki sıvı, bir el mıknatısı (<0,5 T) yakınına yerleştirildiğinde saniyeler içinde yanıt verir ve mıknatıs farklı yerlere yerleştirilirken hareket ettirilebilen makroskopik siyah bir kütle oluşturur.

Bu sentez, boyutu ve ferrit bileşimi eklenen s...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

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

Bu çalışma, tek tip nano ölçekli agregalar halinde kümelenmiş manganez ferrit nanokristallerinin modifiye poliol sentezini göstermektedir29. Bu sentezde, demir(III) klorür ve manganez(II) klorür, moleküler MnxFe3-xO4 oluşturan zorunlu bir hidroliz reaksiyonu ve azalmasına uğrar. Bu ferrit molekülleri, reaktörlerdeki yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında birincil nanokristaller oluşturur ve sonuçta burada manyetit ferrit kümeleri (MFC' ler) olarak teri...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

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

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

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

Bu çalışma Brown Üniversitesi ve İleri Enerji Konsorsiyumu tarafından cömertçe desteklendi. Dr. Qingbo Zhang'a demir oksit MFC'lerinin sentetik yöntemi için minnettar bir şekilde teşekkür ederiz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
0.1 Mikron Vakum Filtrasyon FiltresiThermo Fisher ScientificNC9902431homojen bir çözelti elde etmek için sentez ve yüzey kaplamasından sonra toplanmış kümelerin filtrasyonu için
2-Akrilamido-2-metilpropan sülfonik asit (AMPS, %99)Sigma-Aldrich282731-250Greaktifi, nanokümelerin yüzeyini kaplamak ve bunları biyolojik ortamlar
için işlevsel hale getirmek için kopolimerde kullanılır2,2′-Azobis (2-metilpropionitril) (AIBN)Sigma-Aldrich441090-100Gkopolimer yapımında serbest ritik jeneratör olarak kullanılan reaktif
4-Morfolineetansülfonik asit, 2- (N-Morfolino) etansülfonik asit (MES)Sigma-AldrichM3671-250Gnanoküme yüzey kaplama işlemini stabilize etmek için kullanılan asidik tampon
Akrilik asitSigma-Aldrich147230-100Gnanokümelerin yüzeyini kaplamak ve bunları biyolojik ortamlar için işlevselleştirmek için kopolimerde kullanılan reaktif; susuz, inhibitör olarak 200 ppm MEHQ içerir,% 99
Analitik DengeAvantorVWR-205ACsentez ve seyreltmede kullanılmak üzere katı kimyasal reaktifleri tartmak için kullanılır
Dijital Sonifier ve ProbBransonB450agregaları parçalamak için yüzey kaplaması sırasında nanoküme çözeltisini sonikat etmek için kullanılır
Dopamin hidroklorürSigma-AldrichH8502-25Gligand değişim reaksiyonu için yüzey kaplamasında kullanılır
Etilen glikol (susuz, %99,8)Nanokümelerin hidrotermal sentezinde çözücü olarak kullanılanSigma-Aldrich324558-2L
Cam Şişeler (20mL)Premium ŞişelerYıkama ve yüzey kaplaması sırasında nanoküme çözeltisi ve polimer çözeltileri içinB1015
Dereceli Beher (100mL)Corning1000-100hidrotermal sentez sırasında katı ve sıvı reaktiflerin karıştırılması için kap (fırından önce otoklav reaktörüne aktarılacak)
El Tipi MıknatısMSC Industrial Supply, Inc.926739041/2" Uzun x 1/2" Geniş x 1/8" Yüksek, 5 Kutuplu, Dikdörtgen Neodimyum Mıknatıs nanokümeleri çözeltiden çökeltmek için kullanılan düşük mukavemetli mıknatıs (gerektiğinde çelik yünü ile alan mukavemeti artırılır)
Hidroklorik asit (ACS sınıfı, %37)Fisher Scientific7647-01-0artık nanoküme kalıntılarını gidermek ve bir sonraki kullanım için otoklav reaktörlerini temizlemek için
Hidrotermal Otoklav ReaktörüSeçeneğiHidrotermalsentezde fırın tarafından oluşturulan yüksek sıcaklık ve basınca dayanacak bitmiş reaktif karışımı için
Demir (III) Klorür Hekzahidrat (FeCl3 ve orta nokta; 6H2O, ACS reaktifi, %97)ACS236489-500Greaktifi, bitmiş nanoküme ürününde demir (II) haline gelen demir (III) kaynağı olarak nanokümelerin sentezinde kullanılır (su kontaminasyonunu önlemek için kuru tutun ve hızlı bir şekilde tartın)
Labware Yıkama FırçalarıFisher Scientific13-641-708sentezden önce cam malzemeleri yıkamak ve temizlemek için kullanılır
Manyetik Karıştırma PlakasıThermo Fisher Scientific50093538hidrotermal sentez sırasında katı ve sıvı reaktiflerin karıştırılması için
Manganez klorür tetrahidrat (MnCl2 ve orta nokta; 4H2O, %99.0, kristaller, ACS)olarak nanokümelerin sentezinde kullanılanSigma-Aldrich1375127-2G
(100-1000μ L)ve manganez klorür gibi sıvı reaktiflerin transferi içinThermo Fisher ScientificFF-1000
N- (3-Dimetilaminopropil) -N ve asal; -etilkarbodiimid hidroklorür (EDC)Sigma-Aldrich25952-53-8kopolimerin ligand değişimine yardımcı olmak için yüzey kaplamasında kullanılır (dökme kimyasalı dondurucuda ve buzdolabında seyreltilmiş çözeltide saklayın)
N, N-Dimetilformamid (DMF)Sigma-AldrichKopolimer yapımında çözücü olarak kullanılan 227056-2Lreaktif
Poliakrilik asit sodyum tuzu (PAA, Mw ~ 6,000)PolyScience Inc.06567-250hidrotermal sentezde başlangıçta nanokümeleri kaplamak için kullanılan reaktif (sonunda yüzey kaplama adımında değiştirildi)
Poli (etilen glikol) metil eter akrilatSigma-Aldrich454990-250MLreaktifi, nanokümeleri yüzey kaplamak ve bunları biyolojik ortamlar için işlevselleştirmek için kopolimerde kullanılır; ortalama Mn 480, inhibitör olarak 100 ppm BHT, inhibitör olarak 100 ppm MEHQ içerir
Reaktifler Aseton, 4L, ACS ReaktifiCole-ParmerUX-78920-66yıkama sırasında nanokümeleri çökeltmek için çözücü olarak kullanılır
Tek Kanallı Pipet, Ayarlanabilir 1-10 mLEppendorf3123000080etilen glikol ve diğer sıvıları aktarmak için
Çelik YünüLowe'un788470'iyıkama ve yüzey kaplaması için nanokümelerin çökeltilmesine yardımcı olmak için şişedeki manyetik alan kuvvetini artırmak için kullanılır
Hidrotermalsentez sırasında katı ve sıvı reaktiflerin karıştırılması içinThomas Scientific8608S92
Hidrotermal sentez sırasında yüksek fırın basıncına dayanacak şekilde otoklav reaktörünün sıkı sızdırmazlığı içinMasa KelepçesiGrainger29YW53
Üre (ACS reaktifi, %99,0)Sigma-AldrichU5128-500Greaktifi temel bir çözelti
oluşturmak için hidrotermal sentezde kullanılırVakum Filtrasyon Şişesi ÜstleriThermo Fisher Scientific596-3320sentezden sonra agrega kümelerinin filtrasyonu ve homojen bir çözelti elde etmek için yüzey kaplaması için
Vakum Kontrol Cihazı V-850BuchiBU-V850sentezden sonra agrega kümelerinin filtrasyonu ve homojen bir çözelti elde etmek için yüzey kaplaması için
Vakumlu FırınFisher Scientific13-262-51Hidrotermal sentezde nanoküme oluşumu için gerekli olan yüksek sıcaklık ve basıncı oluşturmak için kullanılır
, , , reaktifi kabı, TOPT-HP500 kabı, Manganez Mikropipet kaynağı reaktifi Su , , , , Karıştırma Çubuğu , ,

Kaynaklar

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

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Hidrotermal SentezManyetik Ay rmaKolloidal StabiliteK me Boyutu KontrolS lfonat Polimer KaplamaManyetik NanomalzemelerSulu S spansiyonBiyomedikal UygulamalarNanok me Fonksiyonelle tirme

İlgili makaleler