อนุภาคนาโนออกไซด์ของเหล็กลักษณะและการใช้งาน

Alice Bu

Ocean NanoTech LLC

What is iron oxide?

ออกไซด์ของเหล็กเป็นสารประกอบธรรมชาติทั่วไปและยังสามารถสังเคราะห์ได้ง่ายในห้องปฏิบัติการ มีออกไซด์ของเหล็ก 16 ชนิดได้แก่ออกไซด์ไฮดรอกไซด์และออกไซด์ไฮดรอกไซด์ แร่ธาตุเหล่านี้เป็นผลมาจากปฏิกิริยาในน้ำภายใต้สภาวะรีดอกซ์และ pH ต่างๆ พวกเขามีองค์ประกอบพื้นฐานของ Fe, O และ/หรือ OH แต่แตกต่างกันในความ valency ของเหล็กและโครงสร้างคริสตัลโดยรวม ออกไซด์ของธาตุเหล็กที่สำคัญบางชนิดได้แก่ goethite, akaganeite, lepidocrocite, magnetite และ hematite^{1 2 3}

อนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ (IO) ประกอบด้วย maghemite (γ -Fe₂O₃) และ/หรือ magnetite (Fe₃O₄) อนุภาคที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่ 1 และ 100 นาโนเมตรและค้นหาการใช้งานในการจัดเก็บข้อมูลแม่เหล็ก biosensing ยาเสพติดส่งฯลฯ^4,5,6,7 ในอนุภาคนาโน (NPS) พื้นที่ผิวอัตราส่วนปริมาตรเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งช่วยให้มีความสามารถในการยึดเกาะสูงขึ้นอย่างมากและการกระจายตัวของ NPS ในโซลูชันที่ยอดเยี่ยม แม่เหล็ก NPS ที่มีขนาดระหว่าง 2 และ 20 นาโนเมตรแสดง superparamagnetism เช่นการดึงดูดของพวกเขาเป็นศูนย์ในกรณีที่ไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกและพวกเขาสามารถแม่เหล็กโดยแหล่งแม่เหล็กภายนอก ที่พักแห่งนี้จัดให้บริการความเสถียรเพิ่มเติมสำหรับอนุภาคนาโนแม่เหล็กในโซลูชัน

อนุภาคนาโน IO ได้ดึงดูดความสนใจอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติ superparamagnetic และการใช้งานทางชีวการแพทย์ที่อาจเกิดขึ้นจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความเป็นพิษ⁸ การพัฒนาล่าสุดในการเตรียมอนุภาคนาโน IO โดยการสลายตัวทางความร้อนของเกลือเหล็กคาร์บอกซิเลตได้ปรับปรุงคุณภาพของอนุภาคนาโน IO แบบดั้งเดิมในแง่ของความสามารถในการรับน้ำหนักขนาดความสามารถในการผลิตแบบ monodispersity และโครงสร้างผลึก ใช้กลยุทธ์การเคลือบโพลิเมอร์ monolayer ที่เป็นกรรมสิทธิ์ Hydrophobic อนุภาคนาโน IO เคลือบ ligand อินทรีย์ได้รับการแปลงเป็นอนุภาคนาโน IO ที่สามารถละลายน้ำได้และเข้าถึงได้ทางชีวภาพ ความเสถียรสูงของอนุภาคนาโน IO ที่ละลายน้ำได้เหล่านี้ในสภาวะที่รุนแรงของ pH สูงและอุณหภูมิที่สูงขึ้นช่วยให้สามารถเชื่อมต่อ NPS เหล่านี้กับ biomolecules อื่นๆ สารเคลือบที่เข้ากันได้ทางชีวภาพเพิ่มเติมสำหรับการศึกษาในร่างกายรวมถึง polysaccharides (เช่น dextran) และโมเลกุลไขมันได้รับการพัฒนาส่งผลให้อนุภาคนาโนประกอบด้วยวัสดุทั้งหมดที่ได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา การเพิ่มคุณภาพของอนุภาคนาโน IO ทั้งแบบอินทรีย์และแบบละลายน้ำได้จะเปิดโอกาสให้เกิดการพัฒนาแอปพลิเคชันที่ใช้อนุภาคนาโน IO เช่น:

• เป็นสารความเปรียบต่างสำหรับการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI)
• เป็นผู้ให้บริการยาสำหรับการจัดส่งยาเฉพาะเป้าหมาย
• ในฐานะผู้ให้บริการยีนสำหรับการรักษาด้วยยีน
• เป็นสารบำบัดสำหรับการรักษามะเร็งด้วย hyperthermia
• เป็นโพรบตรวจจับแม่เหล็กสำหรับการวินิจฉัยในหลอดทดลอง (IVD)
• ในฐานะที่เป็น Nanoadjuvant สำหรับการผลิตวัคซีนและแอนติบอดี

เรารู้สึกตื่นเต้นที่จะนำเสนอผลงานอนุภาคนาโนแม่เหล็กขนาดใหญ่และกำลังเติบโตเพื่อตอบสนองความต้องการในการวิจัยใดๆ

รูปที่ 1 ภาพของอนุภาคนาโนเหล็กออกไซด์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 นาโนเมตร

ข้อมูลอ้างอิง

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