Các hạt nano oxit sắt, Đặc tính và Ứng dụng

Alice Bu

Ocean NanoTech LLC

What is iron oxide?

Các oxit sắt là các hợp chất tự nhiên phổ biến và cũng có thể dễ dàng được tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Có 16 oxit sắt, bao gồm oxit, hydroxit và oxit-hydroxit. Những khoáng chất này là kết quả của các phản ứng nước trong các điều kiện oxy hóa khử và pH khác nhau. Chúng có thành phần cơ bản của Fe, O, và / hoặc OH, nhưng khác nhau về tính hóa trị của sắt và cấu trúc tinh thể tổng thể. Một số oxit sắt quan trọng là goethit, akaganeit, lepidocrocit, magnetit và hematit.^{1, 2, 3}

Sắt oxit (IO)hạt nano bao gồm các hạt maghemit (γ-Fe 2 O 3 ) và / hoặc magnetit (Fe 3 O 4 ) có đường kính dao động từ 1 và 100 nanomet và tìm thấy các ứng dụng trong lưu trữ dữ liệu từ tính, cảm biến sinh học, phân phối thuốc, vv^4,5,6,7 trong các hạt nano (NPS), diện tích bề mặt với tỷ lệ thể tích tăng đáng kể. Điều này cho phép khả năng liên kết cao hơn đáng kể và độ phân tán tuyệt vời của NPS trong các giải pháp. NPS từ tính, với kích thước từ 2 đến 20 nm hiển thị siêu thông số, ví dụ như từ hóa của chúng bằng 0, trong trường hợp không có từ trường bên ngoài và chúng có thể được từ hóa bởi một nguồn từ bên ngoài. Tính chất này cung cấp sự ổn định bổ sung cho các hạt nano từ tính trong các giải pháp.

Các hạt nano CỦA IO đã thu hút được sự quan tâm đáng kể do các đặc tính siêu thuận từ của chúng và các ứng dụng y sinh tiềm năng của chúng phát sinh từ khả năng tương thích sinh học và không độc tính của nó.⁸ phát triển gần đây trong việc chuẩn bị các hạt nano trong xương bằng sự phân hủy nhiệt của muối sắt carboxylate đã cải thiện đáng kể chất lượng của các hạt nano trong xương truyền thống về khả năng điều chỉnh kích thước, tính đơn phân tán và cấu trúc tinh thể. Sử dụng chiến lược sơn phủ polymer đơn lớp độc quyền, các hạt nano IO phủ phối tử hữu cơ, kỵ nước đã được chuyển đổi thành công thành các hạt nano trong xương hòa tan trong nước, có thể tiếp cận sinh học. Độ ổn định cao của các hạt nano trong nước hòa tan trong điều kiện khắc nghiệt của pH cao và nhiệt độ cao cho phép liên hợp các NPS này với các phân tử sinh học khác. Các lớp phủ tương thích sinh học bổ sung cho các nghiên cứu in vivo bao gồm polysacarit (như dextran) và các phân tử lipid cũng đã được phát triển, dẫn đến các hạt nano bao gồm hoàn toàn các vật liệu đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ phê duyệt. Cải tiến chất lượng của cả hai hạt nano hữu cơ và hòa tan trong nước mở ra con đường cho sự phát triển của các ứng dụng dựa trên hạt nano trong IO, ví dụ:

• Là chất cản quang cho Chụp cộng hưởng từ (MRI)
• Là chất mang thuốc cho việc phân phối thuốc cụ thể mục tiêu
• Là chất mang gen cho liệu pháp gen
• Là tác nhân điều trị cho điều trị ung thư dựa trên tăng thân nhiệt
• Là đầu dò cảm biến từ tính để chẩn đoán trong ống nghiệm (IVD)
• Như Nanoadjuvant để sản xuất vắc-xin và kháng thể

Chúng tôi rất hào hứng để cung cấp một danh mục lớn và đang phát triển các hạt nano từ tính nhằm đáp ứng mọi nhu cầu nghiên cứu.

Hình 1. TEM Images of 20 nm diameter Iron oxide nanoparticles

Tài liệu tham khảo

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