JoVE Journal > Bioengineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Bioingegneria

أكسيد المنغنيز توليف الجسيمات النانوية بواسطة التحلل الحراري من المنغنيز (II) Acetylacetonate

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

Summary

هذا البروتوكول تفاصيل سهلة، توليف وعاء واحد من أكسيد المنغنيز (MnO) النانوية عن طريق التحلل الحراري من المنغنيز (II) acetylacetonate في وجود أوليلامين وeeee. وقد استخدمت الجسيمات النانوية MnO في تطبيقات متنوعة بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي، واستنشاق النفايات، والحفز، والبطاريات، ومعالجة مياه الصرف الصحي.

Abstract

وبالنسبة للتطبيقات الطبية الحيوية، استخدمت جسيمات نانوية أكسيد المعادن مثل أكسيد الحديد وأكسيد المنغنيز (MnO) كمواد للحساسية البيولوجية وعوامل التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). في حين أن جسيمات أكسيد الحديد النانوية توفر تباينًا سلبيًا ثابتًا على التصوير بالرنين المغناطيسي على مدار الأطر الزمنية التجريبية النموذجية ، فإن MnO يولد تباينًا إيجابيًا قابل للتبديل على التصوير بالرنين المغناطيسي من خلال تحلل MnO إلى Mn2 + في درجة حَس منخفضة داخل إندوسومات الخلية لـ “تشغيل” تباين التصوير بالرنين المغناطيسي. يصف هذا البروتوكول توليفة وعاء واحد من الجسيمات النانوية MnO التي شكلتها التحلل الحراري من المنغنيز (II) acetylacetonate في الأوليلامين وeee dibenzyl. على الرغم من أن تشغيل تركيب الجسيمات النانوية MnO بسيط، يمكن أن يكون من الصعب إعادة إنتاج الإعداد التجريبي الأولي إذا لم يتم توفير تعليمات مفصلة. وهكذا ، فإن الأواني الزجاجية والأنابيب الجمعية وصفت أولا بدقة للسماح للمحققين الآخرين بسهولة استنساخ الإعداد. تتضمن طريقة التوليف وحدة تحكم درجة الحرارة لتحقيق التلاعب الآلي والدقيق في ملف درجة الحرارة المطلوب ، والذي سيؤثر على حجم الجسيمات النانوية وا وكيمياءها. ويمكن تكييف بروتوكول التحلل الحراري بسهولة لتوليد جسيمات نانوية أكسيد المعادن الأخرى (مثل أكسيد الحديد) ولتضمين المذيبات العضوية والمثبتات البديلة (مثل حمض الأولييك). وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تغيير نسبة المذيبات العضوية إلى استقرار إلى تأثير مزيد من خصائص الجسيمات النانوية، والتي تظهر هنا. وتتميز جسيمات نانوية MnO توليفها للمورفولوجيا، والحجم، وتكوين الجزء الأكبر، وتكوين السطح من خلال المجهر الإلكترون انتقال، حيود الأشعة السينية، وفورييه تحويل الأشعة تحت الحمراء، على التوالي. سوف تكون الجسيمات النانوية MnO التي يتم تصنيعها بواسطة هذه الطريقة مُهدَّجة بالدّاهر ويجب أن يتم التلاعب بها بشكل أكبر من خلال تبادل الليغان، أو تغليف البوليمرات، أو غطاء الدهون لدمج مجموعات الهيدروفيليك للتفاعل مع السوائل والأنسجة البيولوجية.

Introduction

تمتلك الجسيمات النانوية أكسيد المعادن خصائص مغناطيسية وكهربائية وحفازة، والتي تم تطبيقها في البيومتر1،2،3، تقنيات الاستشعار4،5، الحفز6،7،,8، تخزين الطاقة9، وتنقية المياه10. ضمن مجال الطب الحيوي، وقد أثبتت الجسيمات النانوية أكسيد الحديد وأكسيد المنغنيز (MnO) فائدة وكلاء التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)1،2. الحديد أكسيد الجسيمات النانوية تنتج تباينا سلبيا قويا على T2* التصوير بالرنين المغناطيسي وقوية بما يكفي لتصور الخلايا المسماة واحدة في الجسم الحي11,12,13; ومع ذلك، لا يمكن تعديل إشارة التصوير بالرنين المغناطيسي السلبية وتبقى “ON” طوال مدة التجارب النموذجية. بسبب وجود الحديد الداخلي في الكبد ونخاع العظام والدم والطحال، قد يكون من الصعب تفسير التباين السلبي الناتج عن الجسيمات النانوية أكسيد الحديد. من ناحية أخرى، تستجيب الجسيمات النانوية MnO لانخفاض في الأسك. يمكن أن ينتقل إشارة MRI لجسيمات نانوية MnO من “OFF” إلى “ON” بمجرد استيعاب الجسيمات النانوية داخل الدوسومات المنخفضة الأسي والدوسومات من الخلية المستهدفة مثل خليةسرطانية 14،15،16،17،18،19. إن التباين الإيجابي على التصوير بالرنين المغناطيسي T1 الذي تم إنتاجه من حل MnO إلى Mn2+ في انخفاض الرقم الH لا لبس فيه ويمكن أن يحسن خصوصية الكشف عن السرطان من خلال الإضاءة فقط في الموقع المستهدف داخل الورم الخبيث. إن التحكم في حجم الجسيمات النانوية، والمورفولوجيا والتركيب أمر بالغ الأهمية لتحقيق أقصى إشارة الرنين المغناطيسي من الجسيمات النانوية MnO. هنا، نحن وصف كيفية توليف وتوصيف جسيمات نانوية MnO باستخدام طريقة التحلل الحراري وملاحظة استراتيجيات مختلفة لضبط خصائص الجسيمات النانوية عن طريق تغيير المتغيرات في عملية التوليف. ويمكن تعديل هذا البروتوكول بسهولة لإنتاج جسيمات نانوية مغناطيسية أخرى مثل الجسيمات النانوية أكسيد الحديد.

وقد تم إنتاج جسيمات نانوية MnO من قبل مجموعة متنوعة من التقنيات بما في ذلك التحلل الحراري20،21،22،23،25،25، هيدرو / solvothermal26،27،28،29، تقشير30,31,32,33,34, permanganates تخفيض35,36,37,38, وممتز – أكسدة39,40,41,42. التحلل الحراري هو الأسلوب الأكثر استخداما والذي ينطوي على حل السلائف المنغنيز والمذيبات العضوية، وعوامل الاستقرار في درجات حرارة عالية (180 – 360 درجة مئوية) في ظل وجود جو الغازية الخاملة لتشكيل جسيمات نانوية MnO43. من كل هذه التقنيات، التحلل الحراري هو الأسلوب المتفوق لتوليد مجموعة متنوعة من البلورات النانوية MnO من المرحلة النقية (MnO، Mn3O4 و Mn2O3)مع توزيع حجم ضيق. ويبرز براعة من خلال القدرة على التحكم بإحكام حجم الجسيمات النانوية، مورفولوجيا وتكوينها عن طريق تغيير وقت رد الفعل44،45،46، درجة الحرارة44،47،48،49، أنواع / نسب من المواد المتفاعلة20،45،47،48،50 والغاز الخامل47،48،50 المستخدمة. القيود الرئيسية لهذه الطريقة هي شرط لدرجات الحرارة العالية، والغلاف الجوي خال من الأكسجين، وطلاء رهاب الماء من الجسيمات النانوية توليفها، الأمر الذي يتطلب المزيد من التعديل مع البوليمرات، والدهون أو غيرها من يغاندس لزيادة القابلية للذوبان للتطبيقات البيولوجية14،51،52،53.

وإلى جانب التحلل الحراري، فإن الأسلوب المائي/التحلل الحراري هو الأسلوب الوحيد الآخر الذي يمكن أن ينتج مجموعة متنوعة من مراحل MnO بما في ذلك MnO و Mn3O4و MnO2؛ جميع الاستراتيجيات الأخرى تشكل منتجات MnO2 فقط. أثناء هيدرو/حلّ هثيرمال توليف, سلائف مثل [مّن]2] [سترات]54,,55 و [مّن](2) أسيتات27 يكون سخّنت إلى بين 120-200 [ك] على عدّة ساعات أن يحقّق جسيمات nano جسيمات مع ضيّقة حجم توزيع; ومع ذلك، هناك حاجة إلى أوعية رد فعل متخصصة ويتم تنفيذ ردود الفعل في ضغوط عالية. في المقابل، تتضمن استراتيجية التقشير معالجة مادة الطبقات أو السائبة لتعزيز الانفصال إلى طبقات أحادية الأبعاد. ميزتها الرئيسية هي في إنتاج نانو2 MnO ، ولكن عملية التوليف تتطلب منذ فترة طويلة عدة أيام ، ومن الصعب التحكم في حجم الأوراق الناتجة. بدلا من ذلك، يمكن أن تتفاعل permanganates مثل KMnO4 مع وكلاء الحد مثل حمض الأوليك56،57، أكسيد الجرافين58 أو بولي (اليلمين هيدروكلوريد)59 لإنشاء جسيمات نانويةMnO 2. استخدام KMnO4 يسهل تشكيل الجسيمات النانوية في درجة حرارة الغرفة على مدى بضع دقائق إلى ساعات في ظروف مائي43. لسوء الحظ، فإن التركيب السريع ونمو الجسيمات النانوية يجعل من الصعب التحكم بدقة في حجم الجسيمات النانوية الناتجة. ويمكن أيضا أن جسيمات نانوية MnO2 يمكن توليفها باستخدام الممتزة أكسدة حيث Mn2 + أيونات هي امتزاز وأكسدة ل MnO2 عن طريق الأكسجين في ظل الظروف الأساسية. هذه الطريقة سوف تنتج جسيمات نانوية صغيرة MnO2 مع توزيع ضيق الحجم في درجة حرارة الغرفة على مدى عدة ساعات في وسائط مائي; ومع ذلك فإن شرط الامتزاز من Mn2 + أيونات والشروط القلوية يحد من تطبيقه على نطاق واسع43.

من أساليب تركيب الجسيمات النانوية MnO التي تمت مناقشتها ، فإن التحلل الحراري هو الأكثر تنوعًا لتوليد بلورات نانوية نقية مختلفة أحادية الأطوار مع التحكم في حجم الجسيمات النانوية وشكلها وتكوينها دون الحاجة إلى أوعية توليفية متخصصة. في هذه المخطوطة، نُصف كيفية تجميع الجسيمات النانوية MnO بواسطة التحلل الحراري عند 280 درجة مئوية باستخدام المينغنيز (II) acetylacetonate (Mn(II) ACAC) كمصدر لليونات Mn2+ ، الأوليلامين (OA) كعامل متناقص ومثبت ، والإثير ثنائي الزيل (DE) كمذيب تحت غلاف النيتروجين. يتم شرح الأواني الزجاجية وإعداد أنابيب لتركيب الجسيمات النانوية بالتفصيل. ميزة واحدة من هذه التقنية هو إدراج وحدة تحكم درجة الحرارة، ومسبار الحرارية، وغطاء التدفئة لتمكين التحكم الدقيق في معدل التدفئة، ودرجة الحرارة الذروة، وأوقات رد الفعل في كل درجة حرارة لضبط حجم جسيمات نانوية وتكوينها. هنا، ونحن نظهر كيف يمكن أيضا أن يتم التلاعب حجم الجسيمات النانوية عن طريق تغيير نسبة الزراعة العضوية إلى DE. بالإضافة إلى ذلك، نُوضح كيفية إعداد عينات الجسيمات النانوية وقياس حجم الجسيمات النانوية وتكوينها بالجملة وتكوين السطح باستخدام المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) و حيود الأشعة السينية (XRD) والمطيافية بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) على التوالي. يتم تضمين مزيد من الإرشادات حول كيفية تحليل الصور التي تم جمعها والأطياف من كل أداة. لتوليد جسيمات نانوية متعددة الأبعاد على شكل موحد، يجب أن يكون هناك عامل استقرار وتدفق النيتروجين الكافي؛ تظهر نتائج XRD و TEM للمنتجات غير المرغوب فيها التي تشكلت في غياب الزراعة العضوية وتحت تدفق النيتروجين المنخفض. في قسم المناقشة، نسلط الضوء على الخطوات الحاسمة في البروتوكول، والمقاييس لتحديد تركيب الجسيمات النانوية الناجحة، والاختلافات الأخرى لبروتوكول التحلل لتعديل خصائص الجسيمات النانوية (الحجم، والمورفولوجيا والتركيب)، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، وتحديدات الأسلوب، وتطبيقات الجسيمات النانوية MnO كعوامل تباين للتصوير الطبي الحيوي.

Protocol

1. الزجاجات و الجمعية أنابيب – أن يتم تنفيذها فقط في المرة الأولى ملاحظة: يظهر الشكل 1 الإعداد التجريبي لتوليف جسيمات نانوية MnO مع وصلات أنابيب المرقمة. يظهر الشكل S1 الإعداد نفسه مع مكونات الأواني الزجاجية الرئيسية المسمى. إذا كان هناك عدم تطابق…

Representative Results

لتأكيد نجاح التوليف، ينبغي أن يتم تحليل الجسيمات النانوية MnO لحجم ومورفولوجيا (TEM)، وتكوين الجزء الأكبر (XRD)، وتكوين السطح (FTIR). ويبين الشكل 2 تمثيل TEM صور من الجسيمات النانوية MnO توليفها باستخدام انخفاض نسب من الأوليلامين (OA، واستقرار) إلى اثير dibenzyl (DE، المذيبات العضوية): 60:0، 50:…

Discussion

يصف البروتوكول هنا توليفة سهلة، وعاء واحد من الجسيمات النانوية MnO باستخدام Mn(II) ACAC و DE و OA. Mn(II) ACAC يستخدم كمادة البداية لتوفير مصدر Mn2 + لتشكيل جسيمات نانوية متعددة الأطراف. ويمكن بسهولة استبدال المواد بدءا لتمكين إنتاج جسيمات نانوية أكسيد المعادن الأخرى. على سبيل المثال، عندما يتم تطب…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

وقد تم دعم هذا العمل من قبل صناديق بدء تشغيل قسم الهندسة الكيميائية والطبية الحيوية WVU (M.F.B.). الكتاب يود أن يشكر الدكتور مارسيلا Redigolo لتوجيهات بشأن إعداد الشبكة والتقاط الصور من الجسيمات النانوية مع TEM، الدكتور تشيانغ وانغ لدعمه في تقييم XRD و FTIR أطياف، الدكتور جون زوندلو وهنتر Snoderly للبرمجة ودمج وحدة تحكم درجة الحرارة في بروتوكول تخليق الجسيمات النانوية، جيمس هول لمساعدته في تجميع تركيب جسيمات نانوية ، الكسندر Pueschel وجينا فيتو للمساعدة في كمي من جسيمات نانوية MnO من الصور TEM، ومرفق البحوث المشتركة WVU لاستخدام TEM، XRD، وFTIR.

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

Riferimenti

  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

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/it/61572?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
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).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

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

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image