JoVE Journal > Bioengineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Ergebnisse
Discussion
Offenlegungen
Acknowledgements
Materials
Referenzen
Automatische Übersetzung
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biotechnik

Manganez(II) Asetofonat Termal Ayrıştırma ile Manganez Oksit Nanopartikül Sentezi

Published: June 18, 2020
doi:
10.3791/61572
,
1Department of Chemical and Biomedical Engineering,West Virginia University

Summary

Bu protokol, oleylamin ve dibenzyl eter varlığında manganez(II) asetinin termal ayrışması ile manganez oksit (MnO) nano taneciklerinin bir kolaylık, tek pot sentezini ayrıntıları. MnO nano partikülleri manyetik rezonans görüntüleme, biyosensing, kataliz, piller ve atık su arıtma dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.

Abstract

Biyomedikal uygulamalariçin, demir oksit ve manganez oksit (MnO) gibi metal oksit nano partikülleri manyetik rezonans görüntülemede (MRG) biyosensör ve kontrast madde olarak kullanılmaktadır. Demir oksit nano tanecikleri tipik deneysel zaman dilimleri üzerinde MRG üzerinde sabit negatif kontrast sağlarken, MnO MnO’nun mn2+’ya çözülmesi yoluyla HÜCRE endozomlarında düşük pH’da MRI kontrastını ‘açmak’ için değiştirilebilir pozitif kontrast oluşturur. Bu protokol, oleylamin ve dibenzyl eterde manganez(II) asetintonate’in termal ayrışması yla oluşan MnO nano taneciklerinin bir pot sentezini tanımlar. MnO nano taneciklerinin sentezini çalıştırmak basit olsa da, ayrıntılı talimatlar sağlanmazsa ilk deneysel kurulumun çoğaltılması zor olabilir. Böylece, cam ve boru montaj ilk iyice diğer araştırmacılar kolayca kurulum çoğaltmak için izin vermek için açıklanmıştır. Sentez yöntemi, elde edilen nanopartikül boyutu ve kimyasını etkileyecek olan istenilen sıcaklık profilinin otomatik ve hassas manipülasyonuna ulaşmak için bir sıcaklık denetleyicisi içerir. Termal ayrışma protokolü, diğer metal oksit nano partikülleri (örneğin, demir oksit) oluşturmak ve alternatif organik çözücüler ve stabilizatörler (örneğin, oleik asit) içerecek şekilde kolayca uyarlanabilir. Buna ek olarak, organik çözücünün stabilizatöre oranı, burada gösterilen nanopartikül özelliklerini daha fazla etkileyecektir. Sentezlenmiş MnO nano tanecikleri sırasıyla iletim elektron mikroskobu, X-ışını kırınımı ve Fourier-transform kızılötesi spektroskopi yoluyla morfoloji, boyut, kütle bileşimi ve yüzey bileşimi ile karakterizedir. Bu yöntemle sentezlenen MnO nano tanecikleri hidrofobik olacak ve biyolojik sıvılar ve dokularla etkileşim için hidrofilik grupları birleştirmek için ligand değişimi, polimerik kapsülleme veya lipid kapama yoluyla daha fazla manipüle edilmelidir.

Introduction

Metal oksit nano partikülleri manyetik sahip, elektrik, ve katalitik özellikleri, hangi biyogörüntüleme uygulanmıştır1,2,3, sensör teknolojileri4,5, kataliz6,7,8, enerji depolama9, ve su arıtma10. Biyomedikal alan içinde, demir oksit nano tanecikleri ve manganez oksit (MnO) nano tanecikleri manyetik rezonans görüntüleme kontrast ajanlar olarak yarar kanıtlamıştır (MRG)1,2. Demir,oksit nano tanecikleri T2* MRG sağlam negatif kontrast üretmek ve vivo11, 12,1213tek etiketli hücreleri görselleştirmek için yeterince güçlü; ancak, negatif MRSinyali modüle edilemez ve tipik deneyler süresince “AÇIK” olarak kalır. Karaciğerde bulunan endojen demir nedeniyle, kemik iliği, kan ve dalak, demir oksit nano tanecikleri oluşturulan negatif kontrast yorumlamak zor olabilir. MnO nano tanecikleri, diğer taraftan, pH bir damla duyarlıdır. MnO nano tanecikleri için MRG sinyali nano tanecikleri düşük pH endozomları ve bir kanser hücresi gibi hedef hücrenin lyzozomlar içinde içselleştirilmiş kez “OFF” dan “ON” geçiş yapabilirsiniz14,15,16,17,18,19. Düşük pH’da MnO’nun Mn2+’ya çözülmesinden elde edilen T1 MRG’sinin pozitif kontrastı kesindir ve malign bir tümör içinde sadece hedef bölgede aydınlatılarak kanser tespit özgüllüğünü artırabilir. MnO nano partiküllerinden maksimum MR Sinyali elde etmek için nanopartikül boyutu, morfolojisi ve bileşimi üzerinde kontrol çok önemlidir. Burada, termal ayrışma yöntemini kullanarak MnO nano taneciklerinin nasıl sentezlenebildiğini ve karakterize edilebildiğini ve sentez sürecindeki değişkenleri değiştirerek nanopartikül özelliklerinin ince ayarlanması için farklı stratejilere dikkat edin. Bu protokol kolayca demir oksit nano tanecikleri gibi diğer manyetik nano tanecikleri üretmek için değiştirilebilir.

MnO nano tanecikleri termal ayrışma20,21,22,23,,2424,25, hidro /solvotermal26,27,2828,29, exfoli dahil olmak üzere çeşitli teknikler tarafından üretilmiştir30,31,32,33,34, permanganat redüksiyon35,36,37,38, ve adsorpsiyon-oksidasyon39,40,41,42. Termal ayrışma, mnO nano taneciklerini oluşturmak için inert gaz atmosferinin varlığı altında yüksek sıcaklıklarda (180 – 360 °C) manganez öncüllerinin, organik çözücülerin ve sabitleme ajanlarının eritilmesini içeren en yaygın kullanılan tekniktir43. Tüm bu teknikler arasında, termal ayrışma, dar boyut dağılımına sahip saf fazın (MnO, Mn3O4 ve Mn2O3)çeşitli MnO nanokristallerini üretmek için kullanılan üstün bir yöntemdir. Onun çok yönlülük sıkıca reaksiyon süresi44,45,46, sıcaklık44,47,48,,49, reaktanların türleri / oranları20,45,47,,4848,50 ve inert gaz47,48,50 değiştirerek nanopartikül boyutu, morfolojive kompozisyon kontrol yeteneği ile vurgulanır. Bu yöntemin ana sınırlamalar yüksek sıcaklıklar için gereksinimi vardır, oksijensiz atmosfer, ve sentezlenmiş nano tanecikleri hidrofobik kaplama, hangi biyolojik uygulamalar için çözünürlüğü artırmak için polimerler, lipidler veya diğer ligands ile daha fazla değişiklik gerektirir14,51,52,53.

Termal ayrışmanın yanı sıra, hidro/solvotermal yöntem, MnO, Mn3O4ve MnO2dahil olmak üzere çeşitli MnO fazları üretebilen diğer tek tekniktir; diğer tüm stratejiler sadece MnO2 ürünlerini oluşturur. Hidro/solvotermal sentez sırasında, Mn(II)54,55 ve Mn(II) asetat27 gibi öncüller dar boyut dağılımına sahip nano tanecikleri elde etmek için birkaç saat içinde 120-200 °C arasında ısıtılır; ancak, özel reaksiyon damarları gereklidir ve reaksiyonlar yüksek basınçlarda gerçekleştirilir. Buna karşılık, eksfoliyasyon stratejisi 2D tek katmanlar halinde dissociation teşvik etmek katmanlı veya toplu malzeme nin tedavi içerir. Ana avantajı MnO2 nanosheets üretiminde, ancak sentez süreci uzun birkaç gün gerektiren ve levhaların ortaya çıkan boyutunu kontrol etmek zordur. Alternatif olarak, KMnO4 gibi permanganatlar oleik asit56,,57,grafen oksit58 veya poli (allilmine hidroklorür)59 mnO2 nano tanecikleri oluşturmak için azaltıcı ajanlar ile reaksiyona girebilirsiniz. KMnO4 kullanımı sulu koşullarda birkaç dakika ile saat arasında oda sıcaklığında nanopartikül oluşumunu kolaylaştırır43. Ne yazık ki, hızlı sentez ve nanopartikül büyüme ince elde edilen nanopartikül boyutunu kontrol etmek zor hale getirir. MnO2 nano tanecikleri de adsorpsiyon-oksidasyon kullanılarak sentezlenebilir ve mn2+ iyonları temel koşullar altında oksijen le MnO2’ye oksitlenir. Bu yöntem sulu ortamda birkaç saat içinde oda sıcaklığında dar bir boyut dağılımı ile küçük MnO2 nano tanecikleri üretecek; ancak Mn2+ iyonlarının ve alkali koşullarının adsorpsiyonu için gereklilik yaygın uygulama43sınırlar.

Tartışılan MnO nanopartikül sentezi yöntemleri arasında, termal ayrışma, özel sentez kaplarına gerek kalmadan nanopartikül boyutu, şekli ve bileşimi üzerinde kontrol edilen farklı monodisperse saf faz nanokristalleri üretmek için en çok yönlüdür. Bu yazıda, Mn2+ iyonlarının kaynağı olarak manganez(II) acetylacetonate (Mn(II) ACAC, indirgeyici ajan ve stabilizatör olarak oleylamin (OA) ve azot atmosferi altında çözücü olarak dibenz eter (DE) kullanılarak 280 °C’de termal ayrışma ile MnO nano taneciklerinin nasıl sentezlenebileceğimizi açıklıyoruz. Nanopartikül sentezi için cam ve tüp kurulumu ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Tekniğin bir avantajı, bir sıcaklık denetleyicisi, termokupl prob ve ısıtma mantosu dahil dahil ısıtma hızı üzerinde hassas kontrol sağlamak için, pik sıcaklık, ve her sıcaklıkta reaksiyon süreleri ince ayar nanopartikül boyutu ve kompozisyon. Burada, nanopartikül boyutunun OA’nın DE’ye oranını değiştirerek nasıl manipüle edilebildiğini gösteriyoruz. Ayrıca, nanopartikül örneklerinin nasıl hazırlanacağını ve sırasıyla iletim elektron mikroskobu (TEM), x-ışını kırınımı (XRD) ve Fourier-transform kızılötesi spektroskopi (FTIR) kullanarak nanopartikül boyutunu, kütle kompozisyonunu ve yüzey kompozisyonunu nasıl ölçebileceğimizi gösteriyoruz. Daha fazla rehberlik her enstrümandan toplanan görüntüleri ve spektrumları analiz etmek için nasıl dahildir. Düzgün şekilli MnO nano tanecikleri oluşturmak için, bir dengeleyici ve yeterli azot akışı mevcut olmalıdır; OA yokluğunda ve düşük azot akışı altında oluşan istenmeyen ürünler için XRD ve TEM sonuçları gösterilmiştir. Tartışma bölümünde, protokoldeki önemli adımları, başarılı nanopartikül sentezini belirlemek için ölçümleri, nanopartikül özelliklerini (boyut, morfoloji ve kompozisyon) değiştirmek için ayrışma protokolünün daha fazla varyasyonuna, yöntemin sorun giderme ve sınırlamalarını ve MnO nano partiküllerinin biyomedikal görüntüleme için kontrast madde olarak uygulamalarını vurguluyoruz.

Protocol

1. Cam ve tüp montaj – sadece ilk kez yapılacak NOT: Şekil 1, mnO nanopartikül sentezinin, numaralanmış boru bağlantıları ile deneysel kurulumunu göstermektedir. Şekil S1 etiketli ana cam bileşenleri ile aynı kurulum gösterir. Kimyasal dayanımlı boru ile cam bağlantı boyutu arasında bir uyumsuzluk varsa, bağlantıları rahat hale getirmek için kimyasal dirençli boruları eklemeden önce cam bağlantısını kısa b…

Representative Results

Başarılı sentezi doğrulamak için, MnO nano tanecikleri boyut ve morfoloji (TEM), toplu bileşimi (XRD) ve yüzey kompozisyonu (FTIR) için titreşmelidir. Şekil 2, dibenzil eter (DE, organik çözücü) oleylamin (OA, stabilizatör) azalan oranları kullanılarak sentezlenen MnO nano taneciklerinin temsili TEM görüntülerini gösterir: 60:0, 50:10, 40:20, 30:30, 20:40, 10:50. İdeal TEM görüntüleri tek tek nano taneciklerden oluşur (Şekil 2’dekoyu y…

Discussion

Buradaki protokol, Mn(II) ACAC, DE ve OA kullanılarak MnO nano partiküllerinin kolay, tek potalı sentezini açıklar. Mn(II) ACAC, MnO nanopartikül oluşumu için Mn2+ kaynağı sağlamak için başlangıç malzemesi olarak kullanılmaktadır. Başlangıç malzemesi kolayca diğer metal oksit nano tanecikleri üretimi sağlamak için değiştirilebilir. Örneğin, demir(III) ACAC uygulandığında, Fe3O4 nano tanecikleri aynı nanopartikül sentez ekipmanı ve protokol<sup class="xref…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu çalışma WVU Kimya ve Biyomedikal Mühendisliği Bölümü başlangıç fonları (M.F.B.) tarafından desteklenmiştir. Yazarlar, Dr Marcela Redigolo ızgara hazırlık ve TEM ile nano tanecikleri görüntü yakalama rehberlik için teşekkür etmek istiyorum, Dr Qiang Wang XRD ve FTIR spektrumları, Dr John Zondlo ve Hunter Snoderly programlama ve nanopartikül sentez protokolü içine sıcaklık denetleyicisi entegre destek için destek için, James Hall nanopartikül sentez idrisi kurulumu montajı yaptığı yardım için , Alexander Pueschel ve Jenna Vito TEM görüntüleri MnO nanopartikül çaplarının sayısallaştırılması na yardımcı olmak için, ve TEM, XRD ve FTIR kullanımı için WVU Paylaşılan Araştırma Tesisi.

Materials

Chemicals and Gases
Benzyl ether (DE) Acros Organics AC14840-0010 Concentration: 99%, 1 L
Drierite W. A. Hammond Drierite Co. LTD 23001 Drierite 8 mesh, 1 lb
Ethanol Decon Laboratories  2701 200 proof, 4 x 3.7 L
Hexane Macron Fine Chemicals 5189-08 Concentration:  ≥98.5%, 4 L
Hydrochloric acid VWR BDH3030-2.5LPC Concentration: 36.5 – 38.0 % ACS, 2.5 L
Manganese (II) acetyl acetonate (Mn(II)ACAC) Sigma Aldrich 245763-100G 100 g
Nitrogen gas tank Airgas NI R300 Research 5.7 grade nitrogen, size 300 cylinder
Nitrogen regulator Airgas Y11244D580-AG Single stage brass 0-100 psi analytical cylinder regulator CGA-580 with needle outlet
Oleylamine (OA) Sigma Aldrich O7805-500G Concentration: 70%, technical grade, 500 g
Silicone oil Beantown Chemical 221590-100G 100 g
Equipment
Centrifuge Beckman-Coulter Avanti J-E JA-20 fixed-angle aluminum rotor, 8 x 50 mL, 48,400 x g
Hemisphere mantle Ace Glass Inc. 12035-17 115 V, 270 W, 500 mL, temperature up to 450 °C
Hot plate stirrer VWR 97042-642 120 V, 1000 W, 8.3 A, ceramic top
Temperature controller Yokogawa Electric Corporation UP351
Temperature probe Omega KMQXL-040G-12 Immersion probe, temperature up to 1335 °C
Vacuum oven Fisher Scientific 282A 120 V, 1800 W, temperature up to 280 °C
Vortex mixer Fisher Scientific 02-215-365 120 V, 50/60 Hz, 150 W
Water bath sonicator Fisher Scientific FS30H Ultrasonic power 130 W, 3.7 L tank
Tools and Materials
Dumont tweezer Electron Microscopy Sciences 72703D Style 5/45, Dumoxel, 109 mm, for picking up TEM grids
Dumont reverse tweezer Ted Pella 5748 Style N2a, 118 mm, NM-SS, self-closing, holding TEM grids in place for sample preparation
Mortar and pestle Amazon BS0007 BIPEE agate mortar and pestle, 70 X 60 X 15 mm labware
Nalgene™ Oak Ridge tubes ThermoFisher Scientific 3139-0050 Polypropylene copolymer, 50,000 x g, 50 mL, pack of 10
Scintillation vials Fisher Scientific 03-337-4 20 mL vials with white caps, case of 500
TEM grids Ted Pella 01813-F Carbon Type-B, 300 mesh, copper, pack of 50
Glassware Setup
4-neck round bottom flask Chemglass Life Sciences CG-1534-01 24/40 joint, 500 mL, #7 chem thread for thermometers
6-port vacuum manifold Chemglass Life Sciences CG-4430-02 480 nm, 6 ports, 4 mm PTFE stopcocks
Adapter Chemglass Life Sciences CG-1014-01 24/40 inner joint, 90°
Condenser Chemglass Life Sciences CG-1216-03 24/40 joint, 365 mm, 250 mm jacket length
Drierite 26800 drying column Cole-Parmer  EW-07193-00 200 L/hr, 90 psi
Funnel Chemglass Life Sciences CG-1720-L-02 24/40 joint, 100 powder funnel, 195 mm OAL
Interlocked worm gear hose clamp Grainger 16P292 1/2" wide stainless steel clamp, 3/8" to 7/8" diameter, to secure condenser tubing, 10 pack 
Keck clips Kemtech America Inc CS002440 24/40 joint
Metal claw clamp Fisher Scientific 05-769-7Q 22cm, three-prong extension clamps
Metal claw clamp holder Fisher Scientific 05-754Q Clamp regular holder
Mineral oil bubbler Kemtech America Inc B257040 185 mm
Rotovap trap Chemglass Life Sciences CG-1319-02 24/40 joints, 100 mL, self washing rotary evaporator
Rubber stopper Chemglass Life Sciences CG-3022-98 24/40 joints, red rubber
Tubing for air/water  McMaster-Carr 6516T21 Clear Tygon PVC for air/water, B-44-3, 1/4" ID, 1/16" wall, 25 ft
Tubing for air/water  McMaster-Carr 6516T26 Clear Tygon PVC for air/water, B-44-3, 3/8" ID, 1/16" wall, 25 ft
Tubing for chemicals McMaster-Carr 5155T34 Clear Tygon PVC for chemicals, E-3603, 3/8" ID, 1/16" wall, 50 ft
Analysis Programs
XRD analysis program Malvern Panalytical N/A X'Pert HighScore Plus
FTIR analysis program Varian, Inc. N/A Varian Resolutions Pro
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referenzen

  1. Felton, C., et al. Magnetic nanoparticles as contrast agents in biomedical imaging: recent advances in iron- and manganese-based magnetic nanoparticles. Drug Metabolism Reviews. 46 (2), 142-154 (2014).
  2. Hsu, B. Y. W., et al. Relaxivity and toxicological properties of manganese oxide nanoparticles for MRI applications. RSC Advances. 6 (51), 45462-45474 (2019).
  3. Wierzbinski, K. R., et al. Potential use of superparamagnetic iron oxide nanoparticles for in vitro and in vivo bioimaging of human myoblasts. Scientific Reports. 8 (1), 1-17 (2018).
  4. Vukojević, V., et al. Enzymatic glucose biosensor based on manganese dioxide nanoparticles decorated on graphene nanoribbons. Journal of Electroanalytical Chemistry. 823, 610-616 (2018).
  5. George, J. M., Antony, A., Mathew, B. Metal oxide nanoparticles in electrochemical sensing and biosensing: a review. Microchimica Acta. 185 (7), 358 (2018).
  6. Fei, J., et al. Tuning the Synthesis of Manganese Oxides Nanoparticles for Efficient Oxidation of Benzyl Alcohol. Nanoscale Research Letters. 12, (2017).
  7. Le, T. H., Ngo, T. H. A., Doan, V. T., Nguyen, L. M. T., Le, M. C. Preparation of Manganese Dioxide Nanoparticles on Laterite for Methylene Blue Degradation. Journal of Chemistry. 2019, 1602752 (2019).
  8. Kuo, C. H., et al. Robust Mesoporous Manganese Oxide Catalysts for Water Oxidation. ACS Catalysis. 5 (3), 1693-1699 (2015).
  9. Farzana, R., Rajarao, R., Hassan, K., Behera, P. R., Sahajwalla, V. Thermal nanosizing: Novel route to synthesize manganese oxide and zinc oxide nanoparticles simultaneously from spent Zn-C battery. Journal of Cleaner Production. 196, 478-488 (2018).
  10. Elbasuney, S., Elsayed, M. A., Mostafa, S. F., Khalil, W. F. MnO2 Nanoparticles Supported on Porous Al2O3 Substrate for Wastewater Treatment: Synergy of Adsorption, Oxidation, and Photocatalysis. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. , (2019).
  11. Shapiro, E. M., et al. MRI detection of single particles for cellular imaging. Proceedings of the National Academy of Sciences. 101 (30), 10901-10906 (2004).
  12. Shapiro, E. M., Skrtic, S., Koretsky, A. P. Sizing it up: Cellular MRI using micron-sized iron oxide particles. Magnetic Resonance in Medicine. 53 (2), 329-338 (2005).
  13. Bennewitz, M. F., Tang, K. S., Markakis, E. A., Shapiro, E. M. Specific chemotaxis of magnetically labeled mesenchymal stem cells: implications for MRI of glioma. Molecular imaging and biology: MIB: the official publication of the Academy of Molecular Imaging. 14 (6), 676-687 (2012).
  14. Bennewitz, M. F., et al. Biocompatible and pH-Sensitive PLGA Encapsulated MnO Nanocrystals for Molecular and Cellular MRI. ACS Nano. 5 (5), 3438-3446 (2011).
  15. Chen, Y., et al. Manganese oxide-based multifunctionalized mesoporous silica nanoparticles for pH-responsive MRI, ultrasonography and circumvention of MDR in cancer cells. Biomaterials. 33 (29), 7126-7137 (2012).
  16. Park, M., et al. Large-Scale Synthesis of Ultrathin Manganese Oxide Nanoplates and Their Applications to T1 MRI Contrast Agents. Chemistry of Materials. 23 (14), 3318-3324 (2011).
  17. Duan, B., et al. Core-Shell Structurized Fe3O4@C@MnO2 Nanoparticles as pH Responsive T1-T2* Dual-Modal Contrast Agents for Tumor Diagnosis. ACS Biomaterials Science & Engineering. 4 (8), 3047-3054 (2018).
  18. Hao, Y., et al. Multifunctional nanosheets based on folic acid modified manganese oxide for tumor-targeting theranostic application. Nanotechnology. 27 (2), 025101 (2015).
  19. Shi, Y., Guenneau, F., Wang, X., Hélary, C., Coradin, T. MnO2-gated Nanoplatforms with Targeted Controlled Drug Release and Contrast-Enhanced MRI Properties: from 2D Cell Culture to 3D Biomimetic Hydrogels. Nanotheranostics. 2 (4), 403-416 (2018).
  20. Zhang, H., et al. Revisiting the coordination chemistry for preparing manganese oxide nanocrystals in the presence of oleylamine and oleic acid. Nanoscale. 6 (11), 5918 (2014).
  21. McDonagh, B. H., et al. L-DOPA-Coated Manganese Oxide Nanoparticles as Dual MRI Contrast Agents and Drug-Delivery Vehicles. Small. 12 (3), 301-306 (2016).
  22. Ding, X., et al. Polydopamine coated manganese oxide nanoparticles with ultrahigh relaxivity as nanotheranostic agents for magnetic resonance imaging guided synergetic chemo-/photothermal therapy. Chemical Science. 7 (11), 6695-6700 (2016).
  23. Wei, R., et al. Versatile Octapod-Shaped Hollow Porous Manganese(II) Oxide Nanoplatform for Real-Time Visualization of Cargo Delivery. Nano Letters. 19 (8), 5394-5402 (2019).
  24. Na, H. B., et al. Development of a T1 contrast agent for magnetic resonance imaging using MnO nanoparticles. Angewandte Chemie (International Ed. in English). 46 (28), 5397-5401 (2007).
  25. Rockenberger, J., Scher, E. C., Alivisatos, A. P. A New Nonhydrolytic Single-Precursor Approach to Surfactant-Capped Nanocrystals of Transition Metal Oxides. Journal of the American Chemical Society. 121 (49), 11595-11596 (1999).
  26. Han, C., et al. Synthesis of a multifunctional manganese(II)-carbon dots hybrid and its application as an efficient magnetic-fluorescent imaging probe for ovarian cancer cell imaging. Journal of Materials Chemistry B. 4 (35), 5798-5802 (2016).
  27. Wang, A., et al. Redox-mediated dissolution of paramagnetic nanolids to achieve a smart theranostic system. Nanoscale. 6 (10), 5270-5278 (2014).
  28. Jia, Q., et al. A Magnetofluorescent Carbon Dot Assembly as an Acidic H2O2-Driven Oxygenerator to Regulate Tumor Hypoxia for Simultaneous Bimodal Imaging and Enhanced Photodynamic Therapy. Advanced Materials. 30 (13), 1706090 (2018).
  29. Yang, B., et al. A three dimensional Pt nanodendrite/graphene/MnO 2 nanoflower modified electrode for the sensitive and selective detection of dopamine. Journal of Materials Chemistry B. 3 (37), 7440-7448 (2015).
  30. Li, J., Li, D., Yuan, R., Xiang, Y. Biodegradable MnO2 Nanosheet-Mediated Signal Amplification in Living Cells Enables Sensitive Detection of Down-Regulated Intracellular MicroRNA. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (7), 5717-5724 (2017).
  31. Fan, H., et al. A Smart DNAzyme-MnO2 Nanosystem for Efficient Gene Silencing. Angewandte Chemie International Edition. 54 (16), 4801-4805 (2015).
  32. Zhang, Y., et al. A real-time fluorescence turn-on assay for acetylcholinesterase activity based on the controlled release of a perylene probe from MnO 2 nanosheets. Journal of Materials Chemistry C. 5 (19), 4691-4694 (2017).
  33. Meng, H. M., et al. Multiple Functional Nanoprobe for Contrast-Enhanced Bimodal Cellular Imaging and Targeted Therapy. Analytical Chemistry. 87 (8), 4448-4454 (2015).
  34. Zhao, Z., et al. Activatable Fluorescence/MRI Bimodal Platform for Tumor Cell Imaging via MnO2 Nanosheet-Aptamer Nanoprobe. Journal of the American Chemical Society. 136 (32), 11220-11223 (2014).
  35. Chen, J. L., et al. A glucose-activatable trimodal glucometer self-assembled from glucose oxidase and MnO 2 nanosheets for diabetes monitoring. Journal of Materials Chemistry B. 5 (27), 5336-5344 (2017).
  36. Yang, G., et al. Hollow MnO 2 as a tumor-microenvironment-responsive biodegradable nano-platform for combination therapy favoring antitumor immune responses. Nature Communications. 8 (1), 1-13 (2017).
  37. Wu, Y., et al. Versatile in situ synthesis of MnO2 nanolayers on upconversion nanoparticles and their application in activatable fluorescence and MRI imaging. Chemical Science. 9 (24), 5427-5434 (2018).
  38. Jing, X., et al. Intelligent nanoflowers: a full tumor microenvironment-responsive multimodal cancer theranostic nanoplatform. Nanoscale. 11 (33), 15508-15518 (2019).
  39. Peng, Y. K., et al. Engineered core-shell magnetic nanoparticle for MR dual-modal tracking and safe magnetic manipulation of ependymal cells in live rodents. Nanotechnology. 29 (1), 015102 (2018).
  40. Ren, S., et al. Ternary-Responsive Drug Delivery with Activatable Dual Mode Contrast-Enhanced in vivo Imaging. ACS Applied Materials & Interfaces. 10 (38), 31947-31958 (2018).
  41. Zhen, W., et al. Multienzyme-Mimicking Nanocomposite for Tumor Phototheranostics and Normal Cell Protection. ChemNanoMat. 5 (1), 101-109 (2019).
  42. Tang, W., et al. Wet/Sono-Chemical Synthesis of Enzymatic Two-Dimensional MnO2 Nanosheets for Synergistic Catalysis-Enhanced Phototheranostics. Advanced Materials. 31 (19), 1900401 (2019).
  43. Ding, B., Zheng, P., Ma, P., Lin, J. Manganese Oxide Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Theranostic Applications. Advanced Materials. , 1905823 (2020).
  44. Schladt, T. D., Graf, T., Tremel, W. Synthesis and Characterization of Monodisperse Manganese Oxide Nanoparticles-Evaluation of the Nucleation and Growth Mechanism. Chemistry of Materials. 21 (14), 3183-3190 (2009).
  45. Yin, M., O’Brien, S. Synthesis of Monodisperse Nanocrystals of Manganese Oxides. Journal of the American Chemical Society. 125 (34), 10180-10181 (2003).
  46. Chen, Y., Johnson, E., Peng, X. Formation of Monodisperse and Shape-Controlled MnO Nanocrystals in Non-Injection Synthesis: Self-Focusing via Ripening. Journal of the American Chemical Society. 129 (35), 10937-10947 (2007).
  47. Nolis, G. M., Bolotnikov, J. M., Cabana, J. Control of Size and Composition of Colloidal Nanocrystals of Manganese Oxide. Inorganic Chemistry. 57 (20), 12900-12907 (2018).
  48. Seo, W. S., et al. Size-Dependent Magnetic Properties of Colloidal Mn3O4 and MnO Nanoparticles. Angewandte Chemie International Edition. 43 (9), 1115-1117 (2004).
  49. Douglas, F. J., et al. Formation of octapod MnO nanoparticles with enhanced magnetic properties through kinetically-controlled thermal decomposition of polynuclear manganese complexes. Nanoscale. 6 (1), 172-176 (2013).
  50. Salazar-Alvarez, G., Sort, J., Suriñach, S., Baró, M. D., Nogués, J. Synthesis and Size-Dependent Exchange Bias in Inverted Core-Shell MnO|Mn 3 O 4 Nanoparticles. Journal of the American Chemical Society. 129 (29), 9102-9108 (2007).
  51. Zhang, T., Ge, J., Hu, Y., Yin, Y. A General Approach for Transferring Hydrophobic Nanocrystals into Water. Nano Letters. 7 (10), 3203-3207 (2007).
  52. Chhour, P., et al. Nanodisco balls: control over surface versus core loading of diagnostically active nanocrystals into polymer nanoparticles. ACS nano. 8 (9), 9143-9153 (2014).
  53. Suk, J. S., Xu, Q., Kim, N., Hanes, J., Ensign, L. M. PEGylation as a strategy for improving nanoparticle-based drug and gene delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 99, 28-51 (2016).
  54. Huang, C. C., Khu, N. H., Yeh, C. S. The characteristics of sub 10 nm manganese oxide T1 contrast agents of different nanostructured morphologies. Biomaterials. 31 (14), 4073-4078 (2010).
  55. Zhao, N., et al. Size-Controlled Synthesis and Dependent Magnetic Properties of Nearly Monodisperse Mn3O4 Nanocrystals. Small. 4 (1), 77-81 (2008).
  56. He, D., Hai, L., He, X., Yang, X., Li, H. W. Glutathione-Activatable and O2/Mn2+-Evolving Nanocomposite for Highly Efficient and Selective Photodynamic and Gene-Silencing Dual Therapy. Advanced Functional Materials. 27 (46), 1704089 (2017).
  57. He, D., et al. Redox-responsive degradable honeycomb manganese oxide nanostructures as effective nanocarriers for intracellular glutathione-triggered drug release. Chemical Communications. 51 (4), 776-779 (2015).
  58. Chen, Y., et al. Multifunctional Graphene Oxide-based Triple Stimuli-Responsive Nanotheranostics. Advanced Functional Materials. 24 (28), 4386-4396 (2014).
  59. Prasad, P., et al. Multifunctional Albumin-MnO2 Nanoparticles Modulate Solid Tumor Microenvironment by Attenuating Hypoxia, Acidosis, Vascular Endothelial Growth Factor and Enhance Radiation Response. ACS Nano. 8 (4), 3202-3212 (2014).
  60. Perez De Berti, I., et al. Alternative low-cost approach to the synthesis of magnetic iron oxide nanoparticles by thermal decomposition of organic precursors. Nanotechnology. 24, 175601 (2013).
  61. Mourdikoudis, S., Liz-Marzán, L. M. Oleylamine in Nanoparticle Synthesis. Chemistry of Materials. 25 (9), 1465-1476 (2013).
  62. Zheng, M., et al. A simple additive-free approach for the synthesis of uniform manganese monoxide nanorods with large specific surface area. Nanoscale Research Letters. 8 (1), 166 (2013).
  63. Xu, Z., Shen, C., Hou, Y., Gao, H., Sun, S. Oleylamine as Both Reducing Agent and Stabilizer in a Facile Synthesis of Magnetite Nanoparticles. Chemistry of Materials. 21 (9), 1778-1780 (2009).
  64. Hou, Y., Xu, Z., Sun, S. Controlled Synthesis and Chemical Conversions of FeO Nanoparticles. Angewandte Chemie. 119 (33), 6445-6448 (2007).
  65. McCall, R. L., Sirianni, R. W. PLGA Nanoparticles Formed by Single- or Double-emulsion with Vitamin E-TPGS. Journal of Visualized Experiments. (82), (2013).
  66. Le Joncour, V., Laakkonen, P. Seek & Destroy, use of targeting peptides for cancer detection and drug delivery. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 26 (10), 2797-2806 (2018).
  67. Perry, J. L., et al. Mediating Passive Tumor Accumulation through Particle Size, Tumor Type, and Location. Nano Letters. 17 (5), 2879-2886 (2017).
  68. Tang, L., et al. Investigating the optimal size of anticancer nanomedicine. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (43), 15344-15349 (2014).
  69. Godunov, E. B., Izotov, A. D., Gorichev, I. G. Dissolution of Manganese Oxides of Various Compositions in Sulfuric Acid Solutions Studied by Kinetic Methods. Inorganic Materials. 54 (1), 66-71 (2018).

Tags

Keywords: Manganese OxideNanoparticle SynthesisThermal DecompositionManganese(II) AcetylacetonateUniform Metal Oxide NanoparticlesParticle Size ControlParticle Shape ControlChemical Composition ControlOne-pot SynthesisMetal PrecursorOrganic SolventStabilizerManganese Oxide NanoparticlesIron Oxide Nanoparticles
check_url/de/61572?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Diesen Artikel zitieren
Martinez de la Torre, C., Bennewitz, M. F. Manganese Oxide Nanoparticle Synthesis by Thermal Decomposition of Manganese(II) Acetylacetonate. J. Vis. Exp. (160), e61572, doi:10.3791/61572 (2020).
Zitat herunterladen
Nachdrucke und Berechtigungen

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image