Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Количества мономеров и свободных радикалов, использованных для синтеза полиакриламидных полимеров.
Рис.2. TEM изображения наночастиц, полученных с использование одностадийного синтеза и распределённых в водной фазе. (A)-наночастицы Co; (B)-наночастицы γ-Fe2O3.
Рис.3. Зависимость намагниченности наночастиц от температуры.(Zero-Field-Cooling-кружочки; Field-Cooling-линии).
Рис.4. Зависимость ζ-потенциала от pH для полученных наночастиц ((A)-наночастицы Co; (B)-наночастицы γ-Fe2O3). Результаты получены тремя независимыми экспериментами, ошибки экспериментального измерения – стандартное отклонение измеряемой величины

Одностадийный синтез монодисперсных водорастворимых магнитных наночастиц

Ключевые слова:  изобретение, материаловедение, наноматериал, нанотехнология, наночастица, периодика, химия

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

15 ноября 2007

В недавно опубликованной работе группа учёных предложила новый метод синтеза суперпарамагнитных частиц Co и γ-Fe2O3. Им удалось поместить наночастицы в оболочку из термочувствительного полимера с использованием реакции термического разложения мателлорганических соединений в органическом растворителе. При низшей критической температуре растворения (НКТР) у полимеров на основе поли(N-изопропил-со-трет-бутилакриламида) существует переход от спиралевидной к глобулярной структуре. Такое превращение означает, что данный полимер водорастворим и, соответственно, является гидрофильным ниже НКТР, однако при температуре выше НКТР он становиться гидрофобным. Таким образом, мы можем растворить амфифильный со-полимер в горячем органическом растворителе, облегчая синтез монодисперсных наночастиц методом термического разложения, а при охлаждении, суспензия наночастиц осядет, и мы сможем удалить органический растворитель, заменив его водой.

Авторы работы перебрали порядка 10 различных полимеров, однако наиболее подходящими оказались только два: P1 для Co и P2 γ-Fe2O3 (см. рис.1). На рисунке 2 представлены TEM изображения полученных наночастиц. Их размер составляет 8±1 нм для Co и 7±1 для γ-Fe2O3. Результаты магнитных измерений (см. рис.3) показывают, что наночастицы являются суперпарамагнитными при нормальных условиях с температурами блокировки 6 и 92 K для Co и γ-Fe2O3, соответственно.

Одним из важнейших факторов, определяющих стабильность наночастиц, является их поверхностный заряд, который может быть определён через ζ-потенциал. Более высокий поверхностный заряд (или более высокое значение ζ-потенциала) означает то, что наночастицы будут отталкиваться друг от друга за счёт электростатических сил, то есть будут лучше стабилизированы в растворе. На рисунке 4 представлена зависимость ζ-потенциала от pH. Некоторый вклад в величину ζ-потенциала даёт и снятие протона с карбоксильной группы в более щелочных среда, однако авторы считаю, что основной вклад всё же вносит заряд поверхности.

Так же были проведены эксперименты по устойчивости данных наночастиц в водных растворах и растворах на основе фосфатного буфера. В обоих случаях была показана обратимость агрегации наночастиц при изменении температуры.

Возможно, что в скором времени с помощью этого метода будут синтезировать частицы для магнитной томографии, слежения за передвижением клеток в организме и анализировать эффективность лекарств.


Источник: The Royal Society of Chemistry



Комментарии
По-моему, с декстраном проще и надёжнее. Кстати, дзета потенциал кобальта при физиологическом рН равен нулю. Не свернулся бы...
fozgen, 15 ноября 2007 22:53 
А каким образом может быть использован декстран в подобном синтезе?
Декстран - классический биосовместимый стабилизатор подобных систем. По нему существует масса отработанных методик работы.

Второй момент. Использование органических растворителей в синтезе подобных систем - зело нехороший моветон. Причина проста: полностью удалить его из полимера чрезвычайно тяжело. А его наличие может дать цитотоксичность.

Третий момент. Как стерилизовать будем? При автоклавировании с вероятностью процентов 90 получится ни на что не годный кисель.
fozgen, 16 ноября 2007 15:05 
Понятно, я думал, что у декстрана есть специфические особенности кроме отработанной методики и биосовместимости.
В данной статье основная соль в использовании PNIPAM для удобного переноса из органической фазы в водную. Судя по тому, что это уже минимум третья оригинальная статья за последних пару месяцев по поводу упрощения двухстадийного синтеза металлических наночастиц, тема действительно горячая.
А с органикой все просто - подобной монодисперсности при размере частиц меньше 10 нанометров в водной фазе пока получить не удается.
А как стерилизуются прочие наночастицы?
Не только. У декстрана есть масса приложений по иммобилизации на него биомолекул. То есть конструировании наночастиц с заданными биологическими функциями. В данном случае эти методы придётся переоткрывать.

Кроме того.
ОТРАБОТАННАЯ МЕТОДИКА и БИОСОВМЕСТИМОСТЬ - это огромный пласт работы. В лучшем случае - полгода интенсивных экспериментов и десятки (с то и сотни) загубленных мышей. Нельзя просто так сбрасывать это со счёта.

Методы стерилизации - стандартные. Автоклавирование, стерилизующая фильтрация или гамма облучение. Стерилизацию химическими реагентами не рассматриваем
fozgen, 16 ноября 2007 16:50 
Эти методы придется "переоткрывать" биохимикам и иже с ним (хотя работ по использованию декстрана как модификатора хватает). Точно так же как и рутинные технологии биосовместимости и особенностям стерилизации.
Химикам/физикам, занимающимся синтезом и исследованиями металлических наночастиц это вторично. А вот описанную методику собираются попробовать несколько человек только среди моих знакомых для своих целей.
Если есть желание этим заниматься - могу изготовить любое количество нейтрального стерильного водного раствора наночастиц Fe2O3 или FeOOH (точно и сам не знаю). Размер - менее 10 нм. Скорее всего полидисперсные, но этого не исследовал. Биосовместимость сейчас исследуют ветеринары.
fozgen, 19 ноября 2007 15:55 
Спасибо, у нас этим парочка аспирантов занимается.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Проникающие шарики
Проникающие шарики

Ознакомительное занятие в лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН в рамках развития проекта «Академический (научно-технологический) класс в московской школе»
12 октября 2018 г. в лаборатории синтеза функциональных материалов и переработки минерального сырья Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН состоялось ознакомительное занятие в рамках развития проекта «Академический (научно-технологический) класс в московской школе»

Создаем новые материалы на Всероссийском Фестивале науки
Фоторепортаж о фестивале науки на площадке МГУ. Часть 2. Выставка "Создаем новые материалы". Студенты, аспиранты и сотрудники Факультета наук о материалах, химического факультета МГУ, ИОНХ РАН и ИМЕТ РАН совместно приняли участие в Фестивале науки на центральной площадке МГУ 12 - 14 октября 2017 года. На стендах была представлена часть научно - технических разработок в демонстрационных вариантах, которые позволяли всем, и детям, и родителям, и специалистам и показать, и рассказать, и красочно объяснить сложнейшие научные проекты. Спасибо всем организаторам за блестящую возможность нести свет знаний...

XXXI Осенняя научная школа МГУ
Разыскиваются юные технари, химики и математики!


Во время осенних каникул в Подмосковье пройдет Осенняя выездная школа МГУ "ЛАНАТ". В программе школы практикумы по математике, химии, биологии, программированию, электронике. Приглашаем всех школьников, приобщиться к науке!

Материалы реферативного курса "Образование в области нанотехнологий"
Коллектив авторов
Курс посвящен рассмотрению вопросов образования в области нанотехнологий, а также подготовки школьников к олимпиадам вообще и наноолимпиаде, в частности. В рамках курса рекомендуется ознакомиться с представленными материалами и пройти недавние тесты, которые помогут лучше подготовиться к XIII Всероссийской олимпиаде "Нанотехнологии - прорыв в будущее".

Материалы реферативного курса "Наномедицина"
Коллектив авторов
Курс посвящен углублению знаний потенциальных участников наноолимпиады в области наноматериалов и нанотехнологий для биологии и медицины. В рамках курса рекомендуется самостоятельно ознакомиться с представленными материалами и пройти тесты, которые помогут лучше подготовиться к XIII Всероссийской олимпиаде "Нанотехнологии - прорыв в будущее".

Материалы реферативного курса "Наноматериалы"
Коллектив авторов
Курс посвящен современному состоянию наноматериалов и их практическому использованию в различных областях науки и техники. В рамках курса рекомендуется самостоятельно ознакомиться с представленными материалами и пройти тесты, которые помогут лучше подготовиться к XIII Всероссийской олимпиаде "Нанотехнологии - прорыв в будущее".

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.