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

 

Золотые листья
Золотые листья

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 2)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-2
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2024 году
коллектив авторов
29 – 31 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
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.