Vas-oxid nanorészecskék, jellemzők és alkalmazások

Alice Bu

Ocean NanoTech LLC

Mi az a vas-oxid?

A vas-oxidok gyakori természetes vegyületek, és laboratóriumban is könnyen szintetizálhatók. 16 vas-oxid létezik, köztük oxidok, hidroxidok és oxid-hidroxidok. Ezek az ásványok vizes reakciók eredményeként jönnek létre különböző redoxi- és pH-értékek mellett. Alapösszetételük Fe, O és/vagy OH, de különböznek a vas valenciájában és az általános kristályszerkezetben. Néhány fontos vas-oxid a goethit, az akaganeit, a lepidokrocit, a magnetit és a hematit.^{1, 2, 3}

A vas-oxid (IO) nanorészecskék maghemitből (γ-Fe₂O₃) és/vagy magnetitből (Fe₃) állnak.O₄) részecskékből állnak, amelyek átmérője 1 és 100 nanométer között mozog, és a mágneses adattárolás, a bioszenzorálás, a gyógyszeradagolás stb. területén találnak alkalmazást.^4,5,6,7 A nanorészecskékben (NP-kben) a felület/térfogat arány jelentősen megnő. Ez lehetővé teszi az NP-k lényegesen nagyobb kötőképességét és kiváló diszpergálhatóságát az oldatokban. A 2 és 20 nm közötti méretű mágneses NP-k külső mágneses tér hiányában szuperparamágnesességet mutatnak, azaz mágnesezettségük nulla, külső mágneses forrással pedig mágnesezhetők. Ez a tulajdonság további stabilitást biztosít a mágneses nanorészecskéknek az oldatokban.

AzIO nanorészecskék jelentős érdeklődést váltottak ki szuperparamágneses tulajdonságaik és a biokompatibilitásukból és nem toxicitásukból adódó potenciális orvosbiológiai alkalmazásaik miatt.⁸ Az IO nanorészecskék vas-karboxilát-sók termikus bomlásával történő előállításának legújabb fejlesztései jelentősen javították a hagyományos IO nanorészecskék minőségét a mérethangolhatóság, monodiszperzitás és kristályos szerkezet tekintetében. A szabadalmaztatott egyrétegű polimerbevonási stratégia alkalmazásával a hidrofób, szerves ligandummal bevont IO nanorészecskéket sikeresen alakították át vízben oldódó, biológiailag hozzáférhető IO nanorészecskékké. Ezeknek a vízben oldódó IO nanorészecskéknek a nagyfokú stabilitása a magas pH és a megemelt hőmérséklet kemény körülményei között lehetővé teszi ezen NP-k konjugálását más biomolekulákkal. Az in vivo vizsgálatokhoz további biokompatibilis bevonatokat, köztük poliszacharidokat (például dextránt) és lipidmolekulákat is kifejlesztettek, aminek eredményeképpen olyan nanorészecskék jöttek létre, amelyek teljes egészében olyan anyagokból állnak, amelyeket az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala jóváhagyott. Mind a szerves, mind a vízben oldódó IO nanorészecskék minőségének javulása lehetőségeket nyit például az IO nanorészecskéken alapuló alkalmazások fejlesztésére:

• Mágneses rezonanciás képalkotás (MRI) kontrasztanyagaként
• A gyógyszerhordozóként célzott gyógyszeradagoláshoz
• Génhordozóként génterápiához
• Terápiás szerként a hipertermia alapú rákkezeléshez
/li>
• Mágneses érzékelő szondaként az in vitro diagnosztikában (IVD)
• Nanoadjuvánsként vakcinák és antitestek előállításához

Örömünkre szolgál, hogy a mágneses nanorészecskék széles és egyre növekvő portfólióját kínáljuk bármilyen kutatási igény kielégítésére.

1. ábra. 20 nm átmérőjű vas-oxid nanorészecskék TEM képei

Hivatkozások

1. Schwertmann U, Cornell M. 2018. Iron Oxides in the Laboratory: Preparation and Characterization. 2. John Wiley & Sons.

2. Cornell RM, Schwertmann U. 2003. The Iron Oxides. https://doi.org/10.1002/3527602097

3. Fernández-Remolar DC. 2015. Iron Oxides, Hydroxides and Oxy-hydroxides.1268-1270. https://doi.org/10.1007/978-3-662-44185-5_1714

4. Cordova G, Attwood S, Gaikwad R, Gu F, Leonenko Z. Magnetic Force Microscopy Characterization of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles (SPIONs). Nano BioMed ENG. 6(1): https://doi.org/10.5101/nbe.v6i1.p31-39

5. Hasany S, Abdurahman N, Sunarti A, Jose R. 2013. Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Chemical Synthesis and Applications Review. CNANO. 9(5):561-575. https://doi.org/10.2174/15734137113099990085

6. Xie J, Jon S. 2012. Magnetic Nanoparticle-Based Theranostics. Theranostics. 2(1):122-124. https://doi.org/10.7150/thno.4051

7. Laurent S, Forge D, Port M, Roch A, Robic C, Vander Elst L, Muller RN. 2008. Magnetic Iron Oxide Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Vectorization, Physicochemical Characterizations, and Biological Applications. Chem. Rev.. 108(6):2064-2110. https://doi.org/10.1021/cr068445e

8. Pankhurst QA, Connolly J, Jones SK, Dobson J. 2003. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine. J. Phys. D: Appl. Phys.. 36(13):R167-R181. https://doi.org/10.1088/0022-3727/36/13/201