Получение наночастиц магнетита и их комплексов с липосомами для биомедицинского применения (стр. 4 )

Рис. 11. Спектр РФА для наночастиц магнетита в форме сфер (розовая линия – теоретическая кривая, зеленая – экспериментальная).

Сферическая форма полученных наночастиц магнетита была определена при помощи ПЭМ, а также сделано предположение об их размере - 9±3 нм. Данное предположение было подтверждено методом ДРС. (рис.12)

Рис.12. Данные ПЭМ (a) и ДРС (b) для наночастиц магнетита.

Дальнейшее покрытие МНЧ золотой оболочкой осуществлялось окислительно‑восстановительным процессом между золотохлористоводородной кислотой и цитратом натрия при кипячении, в ходе которого образовывалось коллоидное золото, которое оседало на частицах магнетита (4).

6HAuCl4 + 8Na3C6H5O7 + 6Fe3O4 + 5H2O = *****@***+ 6CO2 + 24NaCl + 7H3C6H5O7 (4)

Полученные частицы были очищены центрифугированием и вновь проанализированы методами РФА, ПЭМ и ДРС. Рентгенофазовый анализ показал только пики от золота, что подтверждает наличие покрытия на наночастицах (рис.13).

Рис.13. Спектр РФА для наночастиц магнетита в форме сфер, покрытых золотой оболочкой (розовая линия – теоретическая кривая, зеленая – экспериментальная).

В таблице 2 приведены данные, рассчитанные из результатов рентгеновского анализа.

Таблица 2.

Данные, рассчитанные при помощи рентгеновского анализа для МНЧ в форме сфер.

№ рисунка	Образец	Объемная доля, %	Размер кристаллитов, нм
Fe3O4	Au	Fe3O4	Au
12	Fe3O4	100	0	8±1	-
13	Fe3O4@Au	0	100	-	14±1.5

       Для окончательного доказательства наличия золотой оболочки на наночастицах была построена карта распределения элементов (для Fe по K-линиям (7.1 кэВ), для Au – M-линиям (2.7 кэВ)) при помощи энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) (рис.14).

Рис. 14. Электронная просвечивающая микроскопия наночастиц *****@***(а),
EDX карта распределения золота (b), железа (c).

       Форма наночастиц осталась шарообразной, а размеры увеличились до 30±7 нм (рис.15).

Рис.15. Данные ПЭМ (a) и ДРС (b) для наночастиц магнетита,
покрытых золотой оболочкой.

Далее наночастицы функционализировали двумя типами лигандов: липоевой кислотой и меркаптоундекановой кислотой.

       При помощи АТН был найден средний размер наночастиц магнетита со всеми типами лигандов. Липоевая кислота - 140±6 нм; меркаптоундекановая кислота - 126±4 нм (рис.16). Размер также был подтвержден методом ДРС.

Рис.16. Данные NTA для МНЧ, покрытых липоевой кислотой (a),
меркаптоундекановой кислотой (b).

       

Наночастицы магнетита в форме палочек были получены взаимодействием хлорида железа (III) с дофамином в кислой среде при нагревании (5) и добавлением к полученному гидратированному оксиду железа (III) гидразингидрата в качестве восстанови[26].

FeCl3 + HCl +   [Я-FeOOH]C6H4(OH)2(CH2)2NH2 +KCl (5)

12Я-FeOOH∙dopa + N2H4   4Fe3O4∙dopa + N2 + 8H2O (6)

       Состав МНЧ в форме палочек был подтвержден методом РФА (рис.17).

Рис.17. Спектр РФА для наночастиц магнетита в форме палочек.

Размеры и форма наночастиц, покрытых дофамином, были получены при помощи ПЭМ, ДРС и NTA. Полученные микрофотографии подтвердили форму частиц – палочки, а также позволили определить их размеры - 6(±3)Ч50(±4) нм. По данным ATH и ДРС размер наночастиц составил приблизительно 87±2 нм, поскольку в этих методах рассчитывается гидродинамический радиус гипотетической сферической частицы (рис.18).

Рис.18. Данные ПЭМ (a), NTA (b) наночастиц в форме палочек, покрытых дофамином.

В таблице 3 представлены размеры МНЧ по данным трех методов анализа: ПЭМ, ДРС и АТН.

Таблица 3.

Размеры МНЧ по данным различных методов анализа.

Состав МНЧ	Форма	ПЭМ	ДРС	АТН
Fe3O4	сферическая	8±5 нм	9±3 нм
Fe3O4@Au	сферическая	35±5 нм	30±7 нм
*****@***+ меркаптоундекановая кислота	сферическая	120±7	126±4
*****@***+ липоевая кислота	сферическая	135±7 нм	140±6 нм
Fe3O4 + дофамин	палочки	6±3Ч50±4 нм	86±3 нм	89±5 нм

       Полученные наночастицы магнетита были введены в липосомальные дисперсии. Таким образом, были получены комплексы липосом с МНЧ внутри и снаружи следующих размеров:

Сферы, покрытые меркаптоундекановой кислотой: 180±10 нм Сферы, покрытые липоевой кислотой: 200±10 нм Палочки, покрытые дофамином: 140±10 нм

Средний размер липосом составлял 60±10 нм, все комплексы взяты в соотношении 10:1 = липосомы:МНЧ.

Выводы

Синтезированы наночастицы магнетита Fe3O4 в виде двух форм – сфер и палочек. Сферы были получены как с дополнительными стабилизаторами (золото, липоевая кислота, меркаптоундекановая кислота), так и без них. Палочки получаются только при стабилизации дофамином. Все синтезированные наночастицы были охарактеризованы при помощи методов РФА, ПЭМ, ДРС и АТН. Впервые получены комплексы МНЧ, стабилизированных золотом, липоевой кислотой, меркаптоундекановой кислотой и дофамином, и липосом; определены размеры «комплексных» частиц при помощи ДРС.

Список литературы

, , // Усп. хим. – 2005. – Т. 74. – № 6. – С. 540. , , // Бюл. сиб. мед. – 2008. – Т. 7. – № 2 – С. 70. Lohse S. E., Murphy C. J. // J. Am. Chem. Soc. – 2012. – V. 134. – № 38. – P. 15607. Laurent S., Forge D., Port M., Roch A., Robic C., Elst L. V., Muller R. N // Chem. Rev. – 2008. – V. 108. – № 6. – P. 2064. Hyeon. T. // mun. – 2003. – P. 927. Smolkova I. S., Kazantseva N. E., Parmar H., Babayan V., Smolka P., Saha P // Mater. Chem. and Phys. – 2015. – V. 155. – P. n S., Zeng H., Robinson D. B., Raoux S., Rice P. M., Wang S. X., G. Li. // J. Am. Chem. Soc. – 2004. – V. 126. – № 1. – P. 273. Woo K., Lee H., Ahn J.-P., Park Y. S. // Adv. Mater. – 2003. – V. 15. –  № 20. – P. 1761. Teja A. S., Koh P.-Y. // Progr. in Cryst. Gr. and Char. of Mater. – 2009. – V. 55. – P. 22 Lu A.-H., Salabas E. L., Schueth F. // Angew. Chem. Int. Ed. – 2007. – V. 46. – № 8. – P. 1222. Sahoo Y., Goodarzi A., Swihart M. T., Ohulchanskyy T. Y., Kaur N., Furlani E. P.,
Prasad P. N. // J. Phys. Chem. B. – 2005. – V. 109. –  № 9. – P. 3879. Cho S.-J., Idrobo J.-C., Olamit J., Liu K., Browning N. D., Kauzlarich S. M. //
Chem. Mater. – 2005. – V. 17. – № 12. – P. 3181. Gupta A. K., Gupta M. // Biomater. – 2005. – V. 26. – №  18. – P. 3995. Li Y., Liu J., Zhong Y., Zhang J., Wang Z., Wang L., An Y., Lin M.,
Gao Z., Zhang D. // Int. J. Nanomed. – 2011. – V. 6. – P. 2805. Goon I. Y., Lai L. M. H., Lim M., Munroe P., Gooding J. J., Amal R // Chem. Mater. – 2009. – V. 21. – № 4. – P. 673. Choi J. S., MacKay J. A., Szoka F. C. // Bioconjugate Chem. – 2003. – V. 14. –
P. 420. Кудряшова материалы для получения функциональных микро - и наносистем – 2009. – C. 3-9. сновы биохимии. – М.: Мир, 1985. – Т. 1. – С. 334. иомембраны: Молекулярная структура и функции. – М.: Мир, 1997. – С. 81. Ширинский словарь нанотерминов. налитическая просвечивающая электронная микроскопия. М.: Техносфера, 2006. – Гл. 1. , Трунов анализ. – Изд. Моск. Универ. – 1976. – Гл. 3. Berne B. J., Pecora R. Dynamic Light Scattering With Applications to Chemistry, Biology and Physics.  – 2000. – Ch. 3. A NanoSight review. , // МиТОМ. – 2000. – № 8. – С.16. Milosevic I., Jouni H., David C., Warmont F., Bonnin D., Motte L. // J. of Phys. Chem. C. – 2011. – V. 115. – № 39. – P. 18999.