Железо-платиновые наночастицы - Iron–platinum nanoparticle

Железо-платиновые наночастицы (НЧ FePt) 3D сверхрешетки состоящий из примерно равного атомного отношения Fe и Pt. В стандартных условиях НЧ FePt существуют в гранецентрированная кубическая фаза, но может перейти в химически упорядоченную гранецентрированную тетрагональную фазу в результате термический отжиг.[1] В настоящее время существует множество синтетических методов, таких как вода в масле. микроэмульсия, одностадийный термический синтез с металлическими прекурсорами и агрегат с обменно-связанной связью для изготовления НЧ FePt.[1][2][3][ненадежный источник? ] Важным свойством НЧ FePt является их суперпарамагнитный символ ниже 10 нанометров.[4] В суперпарамагнетизм FePt NPs сделали их привлекательными кандидатами для использования в качестве МРТ /CT сканирующие агенты и записывающий материал высокой плотности.[5][6]

Свойства

Различные свойства наночастиц железо-платина позволяют им функционировать по-разному. В стандартных условиях НЧ FePt существуют в гранецентрированной кубической фазе диаметром от 3 до 10 нанометров.[7] Однако после добавления тепла структура становится гранецентрированной тетрагональной и суперпарамагнитной. Наночастицы становятся суперпарамагнитными, потому что добавление тепла делает частицы меньше и обогащает их железом, так как удаляет любые примеси из частиц.[4] В результате наночастицы используются при КТ или МРТ.

Решетка железо-платиновых наночастиц
Физические свойства НЧ FePt

Вирусы растений, известные как Вирус мозаики коровьего гороха и Вирус табачной мозаики увеличить средний радиус НЧ FePt за счет прямой минерализации.[8] Шаблон вируса действует как естественный и безопасный способ монодисперсный наночастицы диаметром до 30 нанометров.[9] Увеличение размера биметаллические наночастицы дает право на более широкий спектр биологических применений.

Синтез

Наночастицы платины обладают большей химической стабильностью с добавлением железа, кобальт, или никель. Платина сплавы также имеют лучшую дальность обнаружения и каталитический активности, чем их аналог. Эти магнитные металлические добавки к платине снижают общую чувствительность к окисление при сохранении желаемых магнитных свойств.[10][ненадежный источник? ] Комбинированные наночастицы FePt синтезируются для использования в медицине. Один метод синтеза использует технологию падающего лазера для облучать растворы, содержащие железо и платину, для объединения двух сплавов. Лазерный луч излучается на смесь 4: 1 ацетилацетоната железа (III) и ацетилацетоната платины (II), растворенных в метанол.[11] Черный осаждает затем моются и сушатся кремний субстраты, характеризуемые просвечивающая электронная микроскопия (ТЕА) и дифракция рентгеновских лучей.

Синтез наночастиц железо-платина.

Альтернативный метод синтеза предполагает получение платинохлористоводородная кислота (H2PtCl6) и хлорид железа (II) в микроэмульсиях вода-в-масле.[3] В этом процессе нормальная гранецентрированная кубическая структура преобразуется в гранецентрированную тетрагональную конфигурацию, предлагая продукт с более высокой плотностью, полезный для многих приложений хранения данных.

Приложения

НЧ FePt являются перспективными материалами для магнитных носителей записи сверхвысокой плотности из-за их высокой принуждение. Более высокая коэрцитивная сила указывает на то, что материал не может быть легко размагничен. После отжиг при 700 ° C пленка может иметь температуру до 14Ke принуждение по сравнению с обычными жесткими дисками с коэрцитивной силой 5 кОэ.[12]А наночастицы были выращены с коэрцитивными силами до 37 кЭ.[13]

FePt Коэрцитивность

Благодаря своему суперпарамагнетизму и контролируемой форме, размеру и поверхности наночастицы железо-платины имеют большой потенциал для развития медицины во многих областях, включая воображение, возбудитель обнаружение и таргетная терапия рака.[4] НЧ могут быть сопряжены с антитела для доставки к тканям, обеспечивая систематический способ настройки для любой технологии. FePt NP совместимы с CT сканы из-за их сильной способности поглощать рентгеновские лучи.[14] НЧ FePt также являются нетоксичной, более устойчивой альтернативой йодированный молекулы, которые вредны для почек и выживают в организме лишь короткое время.[4]Суперпарамагнитные свойства наночастиц и систематический метод сопряжения лиганды на поверхность FePt делает их жизнеспособными носителями для обнаружения патогенов, таких как грамположительные бактерии.[15] Антитела к бактериям, конъюгированным с НЧ FePt, связываются с бактериями и магнитными диполи используются для обнаружения конъюгата FePt NP-бактерии. Прикрепив пептиды на поверхность гранецентрированных кубических НЧ FePt, цитотоксический железо может быть доставлено в определенные места и обработано с высокой избирательностью.[16] А фосфолипид покрытие из FCC-FePt предотвращает высвобождение Fe. Попав в клетку, низкий pH лизосома Внутриклеточная среда разрушает фосфолипидный бислой. Катализируемое Fe разложение пероксид водорода в АФК приводит к мембране липид окисление, повреждение ДНК и белков и смерть опухоли.

Применение антител FePt-NP

использованная литература

  1. ^ а б Солнце, С. (17 февраля 2006 г.). «Последние достижения в химическом синтезе, самосборке и применении наночастиц FePt». Передовые материалы. Вайли. 18 (4): 393–403. Дои:10.1002 / adma.200501464. ISSN  0935-9648.
  2. ^ Чен, Мин; Liu, J. P .; Солнце, Шоухэн (2004). «Одностадийный синтез наночастиц FePt с регулируемым размером». Журнал Американского химического общества. Американское химическое общество (ACS). 126 (27): 8394–8395. Дои:10.1021 / ja047648m. ISSN  0002-7863.
  3. ^ а б Хие, К. М. (2010). «Синтез наночастиц железо-платина в микроэмульсиях вода-в-масле для высокоплотных носителей информации». 1-9.
  4. ^ а б c d Солнце, Шоухэн; Андерс, Симона; Томсон, Томас; Baglin, J.E.E .; Тони, Майк Ф .; и другие. (2003). «Управляемый синтез и сборка наночастиц FePt». Журнал физической химии B. Американское химическое общество (ACS). 107 (23): 5419–5425. Дои:10.1021 / jp027314o. ISSN  1520-6106.
  5. ^ Чжоу, Шан-Вэй; Шау, Ю-Хун; У, Пин-Цзин; Ян, Ю-Санг; Шие, Дар-Бин; Чен, Чиа-Чун (29.09.2010). «Исследования in vitro и in vivo наночастиц FePt для двойной модальной молекулярной визуализации CT / MRI». Журнал Американского химического общества. Американское химическое общество (ACS). 132 (38): 13270–13278. Дои:10.1021 / ja1035013. ISSN  0002-7863.
  6. ^ Christodoulides, J. A .; Huang, Y .; Zhang, Y .; Hadjipanayis, G.C .; Panagiotopoulos, I .; Ниархос, Д. (2000). «Тонкие пленки CoPt и FePt для носителей записи высокой плотности». Журнал прикладной физики. Издательство AIP. 87 (9): 6938–6940. Дои:10.1063/1.372892. ISSN  0021-8979.
  7. ^ Sun, S .; Murray, C.B .; Веллер, Д .; Народ, L .; Мозер, А. (17 марта 2000 г.). «Монодисперсные наночастицы FePt и ферромагнитные нанокристаллические сверхрешетки FePt». Наука. Американская ассоциация развития науки (AAAS). 287 (5460): 1989–1992. Дои:10.1126 / science.287.5460.1989. ISSN  0036-8075.
  8. ^ С любовью, Эндрю Дж .; Макаров, Валентин; Яминский, Игорь; Калинина Наталья Олеговна; Талианский, Михаил Э. (2014). «Использование вируса табачной мозаики и вируса мозаики коровьего гороха для производства новых металлических наноматериалов». Вирусология. Elsevier BV. 449: 133–139. Дои:10.1016 / j.virol.2013.11.002. ISSN  0042-6822.
  9. ^ Shah, Sachin N .; Steinmetz, Nicole F .; Aljabali, Alaa A. A .; Ломоносов, Георгий П .; Эванс, Дэвид. J. (2009). «Экологически безопасный синтез шаблонных вирусов, монодисперсных железо-платиновых наночастиц». Dalton Transactions. Королевское химическое общество (RSC) (40): 8479-8480. Дои:10.1039 / b906847c. ISSN  1477-9226.
  10. ^ Летеба, Жерар; Лэнг, Кэндис (12 августа 2013 г.). «Синтез биметаллических наночастиц платины для биосенсоров».. Датчики. MDPI AG. 13 (8): 10358–10369. Дои:10,3390 / с130810358. ISSN  1424-8220.
  11. ^ Нокси, С. С .; Mwakikunga, Bonex W .; Sideras-Haddad, E .; Форбс, А. (2012). «Синтез и характеристика потенциальных железо-платиновых препаратов и добавок с помощью лазерного жидкостного фотолиза». Нанотехнологии, наука и приложения. Informa UK Limited. 5: 27-36. Дои:10.2147 / nsa.s24419. ISSN  1177-8903.
  12. ^ Ма, Лей; Liu, Z. W .; Yu, H. Y .; Чжун, X. C .; Zeng, Y. P .; Zeng, D. C .; Чжун, X. П. (2011). «Пленки FePtSiN с высокой коэрцитивностью с –FePt Наночастицы, встроенные в матрицу с высоким содержанием кремния ». IEEE Transactions on Magnetics. Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). 47 (10): 3505–3508. Дои:10.1109 / tmag.2011.2147772. ISSN  0018-9464.
  13. ^ Чжан, Ли; Takahashi, Y.K .; Perumal, A .; Хоно, К. (01.09.2010). «L10-упорядоченные тонкие гранулированные пленки Ag – C с высокой коэрцитивностью (FePt) для перпендикулярной записи». Журнал магнетизма и магнитных материалов. 322 (18): 2658–2664. Дои:10.1016 / j.jmmm.2010.04.003. ISSN  0304-8853.
  14. ^ Страница для коэффициентов массового ослабления рентгеновского излучения для Pt. [1].
  15. ^ Гу, Хунвэй; Хо, Пак-Люн; Цанг, Кеннет В. Т .; Ван, Линг; Сюй, Бинг (2003). «Использование биофункциональных магнитных наночастиц для улавливания устойчивых к ванкомицину энтерококков и других грамположительных бактерий при сверхнизкой концентрации». Журнал Американского химического общества. Американское химическое общество (ACS). 125 (51): 15702–15703. Дои:10.1021 / ja0359310. ISSN  0002-7863.
  16. ^ Сюй, Чэньцзе; Юань, Чжэнлун; Колер, Натан; Ким, Джемин; Chung, Maureen A .; Сунь, Шохэн (28 октября 2009 г.). «Наночастицы FePt как резервуар Fe для контролируемого высвобождения Fe и ингибирования опухолей». Журнал Американского химического общества. Американское химическое общество (ACS). 131 (42): 15346–15351. Дои:10.1021 / ja905938a. ISSN  0002-7863. ЧВК  2791709.