Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. MFC'lerin genel çapı ve ferrit bileşimi üzerinde kontrole sahip MFC'lerin sentezi
- 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.
- 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.
- Züccaciyeyi kurutmak için, su damlacığını züccaciyenin yüzeyinden sallayın ve tamamen kuruyana kadar 60 °C'de bir fırına yerleştirin.
- 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.
- Manyetik karıştırma çubuğuna sahip 50 mL'lik bir behere 20 mL etilen glikol aktarmak için otomatik bir pipet kullanın.
- 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. - 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.
- 1,2 g üre (CO(NH2)2, toz) tartın ve kabın içine ekleyin.
- Pipet kullanarak, kabın içine 0,7 mM manganez (II) klorür (MnCl2·6H2O aq, 3,5 M, 0,2 mL) ekleyin.
- Son olarak, bir pipet kullanarak behere gerekli miktarda (0,5 mL) ultra saf su ekleyin.
- Çözeltinin 30 dakika karıştırmasına izin verin ve renk değişimini fark edin. Yarı saydam, koyu turuncu bir renk olarak sunulacaktır.
- Reaksiyon karışımını polifenilen astarlı (PPL) reaktöre aktarın. Çözelti karıştırıldıktan sonra, kabın yanlarında bazı katıların birikmiş olabileceğini unutmayın.
- 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.
- Çözelti karıştırılıp hazır hale yüklendikten sonra 50 mL PPL astarlı reaktöre aktarın.
- 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.
- Reaktörü 215 °C'de 20 saat fırına yerleştirin.
- 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
- 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.
- Manyetik toplamanın gerçekleşmesi için şişeyi bir mıknatısın üzerine yerleştirin. Sonuç, altta çökelti olan yarı saydam bir çözelti olacaktır.
- MFC'ler dökülürken mıknatısı şişenin dibine tutarak çelik yün tarafından manyetik olarak sıkışıp kalmışken, süpernatant çözeltiyi dökün. Etilen glikol çoğunlukla bu adımda kaldırılacaktır.
- Asetonun suya oranının düşüklüğü ile yıkamaya başlayın ve sonraki yıkamalarda saf olana kadar oranı artırın. Bunu 3-4 kez yapın.
- Şişeyi mıknatıstan çıkarın ve suyla doldurun. MFC'leri çözmek için iyi çalkalayın. Şimdi ürün tamamen suya dağılacak.
- 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.
- 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.
- 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. - 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.
- 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).
- 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.
- Karışımın toplam 30 dakika boyunca 25 dakika daha sonicate etmesine izin verin.
- MFC'leri ayırmak ve süpernatant çözeltisini dökmek için şişeyi bir mıknatısın üzerine yerleştirin.
- Modifiye MFC'leri deiyonize suyla birkaç kez yıkayın.
- 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.
- 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.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
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 su miktarına ve manganezin reaksiyon karışımındaki demir öncüsüne oranına bağlı olan ürünleri verir. Şekil 2, küme morfolojisinin suya ve öncü konsantrasyona nasıl bağlı olduğunu göstermektedir; ayrıca Tablo 1'de listelenen örnekleri elde etmek için kullanılan reaksiyon koşullarını da detaylandırmaktadır. MFC çapının eklenen su miktarından etkilendiğini ve MFC bileşiminin öncüllerdeki demir ve manganez oranına bağlı olduğunu görüyoruz. Böylece her iki parametre de farklı boyutlara ve manganez içeriğine sahip bir MFC kütüphanesi yapmak için bağımsız olarak kontrol edilebilir.
Bu çok basit bir sentetik prosedür olsa da, yöntem yürütme hataları başarısız ürünlere yol açabilir. Şekil 3 düzensiz MFC morfolojileri olan örnekleri tasvir eder. Şekil 3A'da, suyun reaksiyon ortamından tamamen dışlanmış olması durumunda tek şekilli MBC'ler ortaya çıkan mbc'ler vardır. Su eksikliği birincil nanokristallerin dinamik montajını engeller ve nanoklüster boyutun ve küresel olmayan şekillerin çok geniş bir dağılımı ile sonuçlanır16. Şekil 3B'de gösterilen numunelerde reaksiyon süresi yetersiz (6-12 h) ve sonuç olarak yeterli primer nanokristal büyüme saptamamıştır. Bu kötü sonuçlar, tutarlı ve tekdüze kümeler elde etmek için reaksiyon süresinin yanı sıra uygun miktarda reasyenin gerekli olduğunu göstermektedir.
Hidrotermal sentezin tamamlanmasından sonra ferrit MBC'ler manyetik ayırma kullanılarak ayrıldı ve saflaştırıldı. Çözeltinin altına, toplamalarını geminin dibinde zorlamak için bir mıknatıs yerleştirildi. Sentezde oluşan safsızlıklar ve manyetik olmayan yan ürünler, fazla çözücü ile birlikte, daha sonra saf ve monodispersed MFC'ler27 elde etmek için dekante edilebilir. Şekil 4, MFC'lerin çelik yünü ilaveli ve çeliksiz olarak neredeyse eksiksiz manyetik toplanması için gereken süreyi göstermektedir. Manyetik ayırma sırasında şişeye yerleştirilen çelik yün, şişe içindeki manyetik alanın gradyanını artırarak çok daha hızlı bir ayırma sağlar28.
Manyetik ayırma kullanılarak saflaştırılan MFC'ler, daha geleneksel bir ultrasantrifüjleme işlemi kullanılarak saflaştırılanlara kıyasla yüksek derecede homojenlik gösterir. Şekil 5 , manyetik ayırma (A ve B) kullanılarak elde edilen MFC'lerin ultrasantrifüjleme (30 dakika için 5.000 g) (C ve D) kullananlara göre boyut dağılımını göstermektedir. Manyetik ayırma, ultrasantrifüjasyona kıyasla daha dar bir küme çapı dağılımı sağlar ve MBC'ler için tercih edilen saflaştırma stratejisidir.
Sentezlenen MFC'ler, negatif yüklü bir yüzey ve paral toplamayı önleyen bir dereceye kadar interpartikül itme sağlayan poliakrilat (PAA) ile kaplanmıştır (Şekil 6A). Bununla birlikte, nitrodopamin (Şekil 6B) ile ligand değiştirme reaksiyonu gerçekleştirerek, PAA kaplamasını daha yüksek iyonik mukavemet çözümlerinde daha fazla stabilite sağlayan P (AA-co-AMPS-co-PEG) koallymer kaplama ile değiştirebiliriz. Şekil 7, bu yüzey işlevselleştirme işleminin şemasını göstermektedir. PBS arabelleğine dağılmış MFC'lerin kolloidal stabilitesi Şekil 8'de belirgindir. PAA ile kaplanmış sentezlenmiş MBC'ler 30 dakika içinde hızla toplanır ve çözeltiden ayrılır ve biyolojik uygulamalarda çok az kullanılır. Buna karşılık, polisülfonat kaplama ile işlevsel hale getirilen MBC'ler, toplama belirtisi olmadan 2 günden fazla bu çözeltide iyi dağılmış kaldı. Burada açıklanan sentez sonrası yüzey modifikasyonu, biyolojik ortamlara giriş için uygun MBC'lerin homojen çözümlerini oluşturmak için bir yol sağlar.
Şekil 1: Manganez ferrit nanokütüserlerinin sentezi için şematik. Reaktifler, demir(III) klorür, manganez(II) klorür, poliakrilik asit (PAA), üre, su ve etilen glikol, manganez ferrit nanokülatörlerini üretmek için hidrotermal koşullar altında birleştirilir. Bu ürün, ortada gösterildiği gibi saf suda kararlı bir kolloidal çözelti oluşturur. Senteze eklenen su miktarı ve öncüllerde manganezin demire oranı sırasıyla küme boyutunu ve ferrit bileşimini ayarlamak için kullanılır. Manyetik ayırmadan sonra, nanokütüsler sağda gösterildiği gibi bir ferrofluid oluşturur ve bu da uygulanan küçük manyetik alanlara bile oldukça duyarlı olduklarını gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Manganez ferrit nanokütüslerinin iletim elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri ve çap dağılımları. A-D görüntülerinde, senteze eklenen su miktarının azaltılması sonucu küme çapı (Dc) artar. Ortalama küme çapı, Mn0.15Fe2.85O4 sabit bileşimi ile sırasıyla A, B, C ve D için 31, 56, 74 ve 120 nm'dir. E-H görüntülerinde, ferrit bileşimi monoton olarak öncüllerin Mn/Fe oranı ile orantılı olarak değişir. Farklı bileşimlerine rağmen, neredeyse eşdeğer bir küme çapı elde edilir. Sentezimiz, nano ölçekli ferritlerin manyetik özellikleri için önemli olan her iki özellik olan küme çapı ve ferrit bileşimi üzerinde bağımsız kontrol sağlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Şekil 2'deki Etiket | H2O (mL) | FeCl3 (mmol) | MnCl2 (mmol) | Ferrit Kompozisyonu | Dc (nm) | |
| A | 1.5 | 1.3 | 0.7 | Mn0.15Fe2.85O4 | 34 | |
| B & G | 0.7 | 1.3 | 0.7 | Mn0.15Fe2.85O4 | 56 | |
| C | 0.5 | 1.3 | 0.7 | Mn0.15Fe2.85O4 | 74 | |
| D | 0.1 | 1.3 | 0.7 | Mn0.15Fe2.85O4 | 120 | |
| E | 1.3 | 2 | 0 | Fe3O4 | 56 | |
| F | 0.6 | 1.5 | 0.5 | Mn0.06Fe2.94O4 | 56 | |
| H | 2 | 1 | 1 | Mn0.6Fe2.4O4 | 55 | |
Tablo 1: Şekil 2'de gösterilen nanokluster örneklerinin sentezi için reaksiyon koşulları. Diğer sentez parametreleri şunlardır: 20 mL etilen glikol, 250 mg PAA ve 1.2 g üre. Reaksiyon karışımları 20 saat boyunca 200 °C'de hidrotermally ısıtılır. A, B, C ve D için, diğer parametreleri sabit tutarken su içeriğini azaltmak daha büyük çaplı kümelere neden oldu. E, F, G ve H için, ilk reaksiyon karışımında MnCl2to FeCl3'ün oranını artırmak, küme yapısında daha yüksek manganez oranlarına sahip kümelerle sonuçlandı. Su miktarının aynı anda E, F, G ve H olarak değişmesi, farklı bileşimli ancak eşdeğer çaplara yakın kümelere izin verir.
Şekil 3: Başarısız ve eksik reaksiyonların TEM görüntüleri. Bu görüntülerde gözlenen küçük, düşük kontrastlı özellikler, nanokütüplere dönüşmeyen birincil nanokristallerdir. Şekil 3A'daki numune ek su olmadan hazırlanırken, Şekil 3B'de gösterilen malzemenin reaksiyon süresi yetersiz, dört saatti. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Nanokülatların manyetik ayrımının karşılaştırılması. (A) olmadan ve (B) kabın içine çelik yün ilavesi olmadan nanokülatların manyetik ayrımının karşılaştırılması. Çelik yünü, nanokütüplerin daha hızlı manyetik olarak ayrılmasını sağlamak için şişenin içindeki manyetik alanın gradyanını arttırır. Sonuç olarak, numune kalitesinden ödün vermeden nanokülatörlerin üretimini verimli bir şekilde ölçeklendirmek mümkündür. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Ultrasantrifüjasyon ve manyetik ayırma karşılaştırması. Ultrasantrifülasyon (A,B) ve manyetik ayırma (C,D) ile bunların saflaştırılmış kümelerin homojenliği üzerindeki etkilerinin karşılaştırılması. A ve C, saflaştırılmış kümelerin TEM görüntüleridir ve B ve D sırasıyla A ve C'deki kümelerin boyut dağılımlarıdır. y ekseni sayılan küme sayısını temsil eder ve her örnek için toplam 150 küme incelenir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Yüzey modifikasyon adımında kullanılan poli (akrilik asit) (PAA) (A) ve nitro-dopamin (B) yapısı. Karboksilik asit kolayca protonlu olduğu için sentezde kullanılan ilk PAA kaplaması biyolojik veya asidik ortamda ideal değildir. Nitro-dopamin, Sülfonlu bir koallyer tutturmak için işlevsel bir grup oluşturan PAA kaplamasının yerini almak için kullanılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Küme yüzeyi modifikasyon işleminin şemaları. (A) orijinal PAA kaplama, (B) ara nitro-dopamin kaplama ve (C) son P(AA-co-AMPS-co-PEG) kaplama. (C) içinde mavi, kırmızı ve yeşil eğriler sırasıyla AA, AMPS ve PEG birimlerini temsil eder. Kümenin bileşimi Fe3O4 veya MnxFe3-xO4 olabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 8: Nanokütüplerin polisülfonat ile yüzey fonksiyonelleştirilmesi, birçok farklı sulu koşulda kolloidal olarak stabil olan malzemelere yol açar. sentezlenmiş PAA kaplamalı (A) ve P(AA-co-AMPS-co-PEG) yüzey fonksiyonelleştirilmiş (B) olmak üzere iki farklı yüzey kaplamasına sahip kümeler, biyolojik ayarlarla ilgili PBS tampon çözeltisinde çözülür ve zaman içinde kolloidal stabiliteleri için gözlenir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
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 terimlendirilen küresel agregalara bir araya toplanır. Yeterli reaksiyon süresi veya yeterli su olmadan, toplama işlemi tam olarak tamamlanamaz ve düzgün olmayan, kötü oluşturulmuş parçacıklara yol açan. Tersine, yeterli zaman ve yeterli su verildiğinde, metal oksit kristalizasyonu ve montaj işlemi tamamlanır ve onlarca ila yüzlerce birincil nanokristalden oluşan tekdüze bir küresel küme oluşturur. Bu malzemelerdeki birincil nanokristaller sert bir şekilde toplanır, bazı kristal arayüzleri paylaşır, yüksek bir başlangıç duyarlılığına ve el tipi kalıcı mıknatıslardan elde edilen küçük alanlara bile belirgin manyetik tepkiye yol açarken27. Sonuç olarak, bu malzemeler ilaç teslimi, manyetik hipertermi, manyetik rezonans görüntüleme ve manyetik parçacık görüntülemede uygulamalar için büyük bir potansiyele sahiptir30,31,32.
İlk reaksiyon karışımına eklenen su miktarının, monte edilen kümelerin çapını kontrol ettiğini görüyoruz. Reasepantlardaki su içeriği arttıkça, kümelerin çapı ve agrega birincil nanokristallerin sayısı azalır. En uygun aralık 0,8 M ila 5,0 M sudur, sırasıyla 150 nm ila 30 nm arasında değişen küme çapları veren koşullardır. Su bu süreçte önemli bir role sahiptir, çünkü metal öncüllerinin hızlı hidrolizini, birincil kristalitlerin daha hızlı toplanmasını ve dolayısıyla daha küçük kümeleri sağlamak gerekir16. Sentez suya karşı olağanüstü hassas olduğundan, ortam koşulları altında ele alınan reaktanlar değişken nem, havadan farklı miktarlarda su emebilir. Bu, ürünün sonraki boyutlarını ve morfolojisini etkileyebilir. Çoğu araştırma laboratuvarındaki nem kontrolü (örneğin, %30-%60 RH) bu sorunu en aza indirmek için yeterli olmakla birlikte, bu bildirilen prosedürdeki sistematik hata kaynaklarından biridir. Üründe manganezin demir oranına kontrolü, manganezin demir öncüllerine oranının değişmesiyle sağlanır. Bu, birçok hidrotermal reaksiyonda olduğu gibi şaşırtıcıdır, ürünlerin doping seviyesi genellikle sadece başlangıç malzemelerinin stoichiometry ile ilgili değildir4,6,8,12,13,17. Bununla birlikte, bu koşullar için, ürün bileşimi metal öncüllerinin oranı ile iyi tahmin edilir. Birlikte ele alındığında, hem küme çapının hem de bileşiminin bağımsız kontrolü, başlangıç reaktan karışımlarının basit manipülasyonu ile mümkündür.
Genellikle nanopartiküllerin reaksiyon medyasından arındırılması, yüksek kaliteli malzemeler üretmede en zaman alıcı ve karmaşık adımdır. Ultrasantrifüjleme genellikle bu amaç için uygulanır ve bu nanopartikülleri moleküler yan ürünlerden ayırmada etkili olsa da, istenmeyen katı ürünlerin çıkarılması için uygun değildir. Burada nanomalzemelerin saflaştırılmasına uygulandığında, ultrasantrifüjleme değişken boyutlara ve şekillere sahip nispeten polidisperse parçacıkları üretir. Nihai ürünün homojenliğini ve saflığını artırmak için manyetik ayırma uygulayarak bu malzemelerin manyetik tepkilerinden yararlanmak çok daha verimlidir. Çözeltiye batırılmış çelik yün ve numune kaplarının dışına uygulanan nadir toprak kalıcı mıknatısı kullanarak makroskopik şişe içinde çok yüksek manyetik alanlar gradyanları oluşturarak manyetik ayırmayı hızlandırıyoruz. Bu düzenleme, tek tip numunelerin otuz dakikadan kısa bir zaman içinde yüksek verimle (~% 90) geri kazanılmasına izin verir. Çözeltiye sunulan çelik yün miktarının beklenen MFC küme çaplarıyla eşleşmesi önemlidir. Örneğin, ortalama çapı 40 nm olan bir MFC, hızlı bir ayırma için 100 ila 200 mg çelik yünü gerektirirken, daha büyük malzemeler çok daha az veya hiç çelik yün gerektirmeyebilir. Daha küçük manyetik nanopartiküllerin, daha küçük manyetik hacimleri nedeniyle uygulanan alanlara daha az duyarlı olduğu iyi belirlenmiştir15,17,26. Manyetik ayırma işlemi böylece daha küçük kümeler proses tarafından verimli bir şekilde muhafaza olmadığı için bu malzemelerin homojenliğini keskinleştirmek için bir araç sağlar16. Bu manyetik ayırma yöntemini kullanmak sadece laboratuvarda zaman kazanmakla kalmaz, aynı zamanda çapı daha fazla homojen olan ürünlerle de sonuçlanır.
Sentezlenen MFC'ler saf suda stabil olmasına rağmen, daha düşük pH veya daha yüksek iyonik mukavemete sahip çözeltilerde zayıf kolloidal stabilite sergilerler. Manganez ferritleri büyük manyetizasyon yoğunluklarına sahiptir ve bu çaplar için kümeler, birlikte çekime yol açan manyetik dipollere sahiptir. Malzemelerin oluşumu sırasında kullanılan doğal poliakrilat kaplama, parçacık yüzeylerine negatif bir yük bindirerek parçacık-parçacık toplamayı önlemeye yardımcı olur. Bununla birlikte, alt pH'da karboksilik gruplar, homojen MFC dispersiyonlarını korumak için gereken elektrostatik iticiliği ortadan kaldırarak tamamen protonlanır; alternatif olarak, daha yüksek iyonik mukavemetli medyada, yük iticiliği azalır ve daha fazla parçacık toplanmasına yol haline gelir. MFC'lerin toplanması, çözeltide homojen bir şekilde dağılmayan makroskopik malzemeler oluşturur ve bu da malzemelerin vivo veya büyük ve kullanılabilir nanopartikül yüzeyleri gerektiren uygulamalarda kullanılmasını zorlaştırır. Bu nedenlerden dolayı, orijinal PAA kaplamasını değiştirmek için reaksiyona ikinci bir polimer sokacağız. Koalizör, P (AA-co-AMPS-co-PEG), biyouyumluluk ve bir dereceye kadar sterik engel sağlamak için nötr polietilen glikol (PEG) içerir. Ek olarak, polisülfonat bileşeni (PAMPS) hem poliakrilattan daha fazla şarj yoğunluğu hem de çok daha düşük bir pKa'ya ve dolayısıyla daha fazla çalışma pH aralığına (pKa ~ 1.2)24 sahip işlevsel bir grup sunar. Bu yüzey kaplamaları ile modifiye manganez ferrit kümeleri asidik ve biyolojik ortamda önemli ölçüde artan stabilite göstermektedir. Bununla birlikte, doğru yüzey modifikasyonunun ayrıntılı olduğundan ve numunelerin etkili bir şekilde kap olduğundan emin olmak için dikkatlice takip edilmelidir. Özellikle, yöntem, ilk poliakrilat kaplamanın homojen, eksiksiz bir şekilde değiştirilmesini sağlamak için bir prob sonicator ile muamele edilirken reaksiyon karışımının sürekli izlenmesini gerektirir. Ayrıca, güçlü sonikasyon sırasında herhangi bir ürün kaybını en aza indirmek için uygun boyutta cam eşyalar kullanmak ve prob sonication neden polimerlerin termal bozulmasını en aza indirmek için sonication karışımına bir buz banyosu uygulamak önemlidir.
Sonuç olarak, bu yöntem ton balığı çaplarına sahip manganez ferrit kümelerinin (MFC' ler) hızlı ve verimli bir şekilde üretilmesini ve manganezden demir bileşimlerine kadar sağlar. Reaktans su içeriğinin yanı sıra demirin manganez oranı malzeme ürün özelliklerinin tanımlanmasında önemli parametrelerdir. El mıknatısı ve çelik yünü kullanan basit bir manyetik ayırma tekniği, sentezden sonra ürünü arındırmak için daha düzgün kümeler elde etmek için etkili bir araç sağlar. Son olarak, malzemelere çeşitli pH ve iyonik mukavemetli ortamlarda toplanmadan kalmalarını sağlamak için bir sülfonated PEG koaljilimer uygulanır. Bu manganez işlemeli demir oksitlerin saf demir oksit (Fe3O4) nanomalzemelere kıyasla artan manyetik duyarlılığı, malzemeleri in vivo olarak manipüle etmek için harici alanlar uygulamak için daha basit, daha ucuz ve daha kolay cihazlar geliştirmeyi kolaylaştırır. Geliştirilmiş yüzey kaplamaları, ilaç dağıtımı, su iyileştirme ve gelişmiş görüntüleme sistemlerinde manyetik nanopartiküller için uygulamalar olarak da önemlidir, çünkü hepsi çeşitli biyolojik ve çevresel medyada toplanmayan ve homojen olan malzemeler gerektirir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Acknowledgments
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.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.1 Micron Vaccum Filtration Filter | Thermo Fisher Scientific | NC9902431 | for filtration of aggregated clusters after synthesis and surface coating to achieve a uniform solution |
| 2-Acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid (AMPS, 99%) | Sigma-Aldrich | 282731-250G | reagent used in copolymer to surface coat nanoclusters and functionalize them for biological media |
| 2,2′-Azobis(2-methylpropionitrile) (AIBN) | Sigma-Aldrich | 441090-100G | reagent used in copolymer making as the free ridical generator |
| 4-Morpholineethanesulfonic acid, 2-(N-Morpholino)ethanesulfonic acid (MES) | Sigma-Aldrich | M3671-250G | acidic buffer used to stabilize nanocluster surface coating process |
| Acrylic acid | Sigma-Aldrich | 147230-100G | reagent used in copolymer to surface coat nanoclusters and functionalize them for biological media; anhydrous, contains 200 ppm MEHQ as inhibitor, 99% |
| Analytical Balance | Avantor | VWR-205AC | used to weigh out solid chemical reagents for use in synthesis and dilution |
| Digital Sonifier and Probe | Branson | B450 | used to sonicate nanocluster solution during surface coating to break up aggregates |
| Dopamine hydrochloride | Sigma-Aldrich | H8502-25G | used in surface coating for ligand exchange reaction |
| Ethylene glycol (anhydrous, 99.8%) | Sigma-Aldrich | 324558-2L | reagent used as solvent in hydrothermal synthesis of nanoclusters |
| Glass Vials (20mL) | Premium Vials | B1015 | container for nanocluster solution during washing and surface coating as well as polymer solutions |
| Graduated Beaker (100mL) | Corning | 1000-100 | container for mixing of solid and liquid reagents during hydrothermal synthesis (to be transferred into autoclave reactor before oven) |
| Handheld Magnet | MSC Industrial Supply, Inc. | 92673904 | 1/2" Long x 1/2" Wide x 1/8" High, 5 Poles, Rectangular Neodymium Magnet low strength magnet used to precipitate nanoclusters from solution (field strength is increased with steel wool when needed) |
| Hydrochloric acid (ACS grade, 37%) | Fisher Scientific | 7647-01-0 | for removing leftover nanocluster debris and cleaning autoclave reactors for next use |
| Hydrothermal Autoclave Reactor | Toption | TOPT-HP500 | container for finished reagent mixture to withstand high temperature and pressure created by the oven in hydrothermal synthesis |
| Iron(III) Chloride Hexahydrate (FeCl3·6H2O, ACS reagent, 97%) | ACS | 236489-500G | reagent used in synthesis of nanoclusters as source of iron (III) that becomes iron (II) in finished nanocluster product (keep dry and weigh out quickly to avoid water contamination) |
| Labware Washer Brushes | Fisher Scientific | 13-641-708 | used to wash and clean glassware before synthesis |
| Magnetic Stir Plate | Thermo Fisher Scientific | 50093538 | for mixing of solid and liquid reagents during hydrothermal synthesis |
| Manganese chloride tetrahydrate (MnCl2·4H2O, 99.0%, crystals, ACS) | Sigma-Aldrich | 1375127-2G | reagent used in synthesis of nanoclusters as source of manganese |
| Micropipette (100-1000μL) | Thermo Fisher Scientific | FF-1000 | for transferring liquid reagents such as water and manganese chloride |
| N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) | Sigma-Aldrich | 25952-53-8 | used in surface coating to assist in ligand exchange of copolymer (keep bulk chemical in freezer and diluted solution in refrigerator) |
| N,N-Dimethylformamide (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-2L | reagent used in copolymer making as the solvent |
| Polyacrylic acid sodium salt (PAA, Mw~6,000) | PolyScience Inc. | 06567-250 | reagent used in hydrothermal synthesis to initially coat the nanoclusters (eventually replaced in surface coating step) |
| Poly(ethylene glycol) methyl ether acrylate | Sigma-Aldrich | 454990-250ML | reagent used in copolymer to surface coat nanoclusters and functionalize them for biological media; average Mn 480, contains 100 ppm BHT as inhibitor, 100 ppm MEHQ as inhibitor |
| Reagents Acetone, 4L, ACS Reagent | Cole-Parmer | UX-78920-66 | used as solvent to precipitate nanoclusters during washing |
| Single Channel Pipette, Adjustable 1-10 mL | Eppendorf | 3123000080 | for transferring ethylene glycol and other liquids |
| Steel Wool | Lowe's | 788470 | used to increase the magnetic field strength in the vial to aid in precipitation of nanoclusters for washing and surface coating |
| Stirring Bar | Thomas Scientific | 8608S92 | for mixing of solid and liquid reagents during hydrothermal synthesis |
| Table Clamp | Grainger | 29YW53 | for tight sealing of autoclave reactor to withstand high pressure of oven during hyrothermal synthesis |
| Urea (ACS reagent, 99.0%) | Sigma-Aldrich | U5128-500G | reagent used in hydrothermal synthesis to create a basic solution |
| Vaccum Filtration Bottle Tops | Thermo Fisher Scientific | 596-3320 | for filtration of aggregated clusters after synthesis and surface coating to achieve a uniform solution |
| Vacuum Controller V-850 | Buchi | BU-V850 | for filtration of aggregated clusters after synthesis and surface coating to achieve a uniform solution |
| Vacuum Oven | Fisher Scientific | 13-262-51 | used to create high temperature and pressure needed for nanocluster formation in hydrothermal synthesis |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Pardo, A., et al. Synthesis, characterization, and evaluation of superparamagnetic doped ferrites as potential therapeutic nanotools. Chemistry of Materials. 32 (6), 2220-2231 (2020).
- 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).
- 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).
- 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).
- Latorre, M., Rinaldi, C. Applications of magnetic nanoparticles in medicine: magnetic fluid hyperthermia. Puerto Rico Health Sciences Journal. 28 (3), (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Yavayo, C. T., et al. Low-field magnetic separation of monodisperse Fe3O4 nanocrystals. Science. 314 (5801), 964-967 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
