مشخصه‌یابی پوشش‌های بیوپلیمری کیتوسان و پلی‌اتیلن گلیکول بر روی سطح نانوذرات مغناطیسی فریت‌ اسپینل آهن

نویسندگان

1 گروه مهندسی مواد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه یورک، تورنتو، کانادا

چکیده

 نانوذرات مغناطیسی در گستره‌ وسیعی از زمینه‌های علمی از قبیل سیالات مغناطیسی، کاتالیزورها، بیوتکنولوژی، پزشکی، ذخیره اطلاعات و اصلاح محیط زیست مورد توجه محققان هستند. یکی از این کاربردها مهم آنها درمان پزشگی است. اگرچه نانوذرات مغناطیسی فریت اسپینلی بعلت خواص مغناطیسی مطلوب برای اینگونه کاربردها مناسب هستند، اما عدم زیست‌سازگاری و تمایل به تشکیل آگلومره این نانوذرات در محلول‌های آبی، در این رابطه مشکل ساز است. یک روش مؤثر برای حذف یا به حداقل ‌رساندن این مشکل، استفاده از برخی پوشش‌ها است. در این تحقیق، ابتدا نانوفریت‌های اسپینل آهن (FeFe2O4) و همچنین روی (ZnFe2O4) به روش همرسوبی معکوس و در حضور گاز نیتروژن سنتز شده و تشکیل فازهای مورد نظر توسط آزمون پراش اشعه ایکس تأیید شد. رفتار مغناطیسی ذرات توسط مغناطیس‌سنج ارتعاشی تعیین شد. همچنین برای تعیین مورفولوژی و توزیع اندازه ذرات به‌ترتیب از میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی و آزمون پراکندگی نور دینامیکی استفاده شد. نتایج طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه نشان داد که دو باند ʋ1، ʋ2 در فرکانس بالا و به‌ترتیب در cm-1554-578 و cm-1368-397 قرار دارد که هر دو مشخصه ساختار اسپینل هستند. سپس نانوذرات مغناطیسی فریت آهن توسط پلیمرهای تخریب‌پذیر کیتوسان و پلی‌اتیلن گلیکول پوشش داده شدند. بررسی تصاویر میکروسکوپی الکترونی عبوری و همچنین مشاهده طیف‌های مادون قرمز با تبدیل فوریه از نانوذرات پوشش داده شده، نشان داد که نانوذرات FeFe2O4 با مورفولوژی کروی شکل، پوشش‌دهی یکنواختی از پلیمرها بر روی آنها تشکیل شده است.  

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

CHARACTERIZATION OF CHITOSAN AND POLYETHYLENE GLYCOL BIOPOLYMERS COATINGS ON MAGNETIC SPINEL FeFe2O4 NANOPARTICLES

نویسندگان [English]

  • Sh. Talebniya 1
  • M. R. Saeri 1
  • I. Sharifi 1
  • A. Doostmohammadi 2
1 Department of Materials Science, Faculty of Engineering, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Lassonde School of Engineering, York University, Toronto, Canada
چکیده [English]

Magnetic nanoparticles are of interest in various research fields such as magnetic fluids, catalysts, biotechnology, medicine, information storage, and environmental issues. However, spinel ferrite magnetic nanoparticles with proper magnetic properties could not be used alone in these applications because of their lack of biocompatibility and instability in aqueous solutions. Surface coating is an effective strategy to eliminate or minimize this issue. In this study, FeFe2O4 and ZnFe2O4 spinel ferrites were synthesized using the reverse co-precipitation method under a nitrogen gas atmosphere. The magnetic behavior of the particles, determined by a vibrating magnetometer (VSM) showed the saturation magnet (Ms) values of the FeFe2O4 and ZnFe2O4 spinel. Fourier-transform infrared (FTIR)  spectra showed two high-frequency bands v1 and v2 at about 554-578 and 368-397 cm-1, respectively, which were related to the spinel structure. Finally, the synthesized FeFe2O4 nanoparticles were coated with chitosan and polyethylene glycol (PEG) biopolymers. The TEM and FTIR analysis indicated that the magnetic nanoparticles were uniformly coated by the biopolymers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanomaterials
  • spinel ferrite
  • Reverse co-precipitation method
  • Coating
  • Chitosan
  • Polyethylene glycol

مراجع

1. Ramnandan, D., Mokhosi, S., Daniels, A., Singh, M. Chitosan, “Polyethylene Glycol and Polyvinyl Alcohol Modified MgFe2 O4 Ferrite Magnetic Nanoparticles in Doxorubicin Delivery: A Comparative Study In Vitro”. Molecules, Vol. 26, pp.3893, 2021.
2. Mortezaee, K., Narmani A., Salehi, M., Bagheri, H., Farhood, B., Haghi-Aminjan, H., Najafi, M., “Synergic effects of nanoparticles-mediated hyperthermia in radiotherapy/chemotherapy of cancer”, Life Sci., Vol. 269, pp. 119020, 2021.
3. Galvão, W. S., Neto, D. M., Freire, R. M. and Fechine, P., “Super-Paramagnetic Nanoparticles with Spinel Structure: A Review of Synthesis and Biomedical Applications,” Solid State Phenomena, Vol. 241, pp. 139–176, 2015.
4. Bliley J. M. and Marra, K. G. “Polymeric Biomaterials as Tissue Scaffolds,” Stem Cell Biology and Tissue Engineering in Dental Sciences, pp. 149–161, 2015.
5. Talebniya, S., Sharifi, I., Saeri, M.R. and Doostmohammadi A., “Study of Cation Distribution and Magnetic Properties of MFe2O4 (M = Fe, Co, Zn, Mn, and Cu) Nanoparticles,” J Supercond Nov. Magn., Vol. 35, pp. 899–908, 2022.
6. Néel, L., “Theory of Magnetic Dragging of Massive Substances in the Rayleigh Domain” J. Phys. Radium, Vol. 11, pp. 49–61, 1950.
7. Faraji, M. and Yamini, Y., “Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Stabilization, Functionalization, Characterization, and Applications,” J.the Iranian Chem. Soc., No. 1, pp. 1–37, 2010.
8. Mody, V. V., Cox, A., Shah, S. Singh, A., Bevins, W. and Parihar, H., “Magnetic Nanoparticle Drug Delivery Systems for Targeting Tumor,” Applied Nanoscience, Vol. 4, No. 4, pp. 385–392, Apr. 2013.
9. Hamley, I. W., “Nanotechnology with Soft Materials,” Angewandte Chemie International Edition, Vol. 42, No. 15, pp. 1692–1712, 2003.
10. Núñez, N. O., Tartaj, P., Morales, M. P., Bonville, P. and Serna, C. J., “Yttria-Coated FeCo Magnetic Nanoneedles,” Chemistry of Materials, Vol. 16 (16), pp. 3119–3124, 2004.
11. Shah, P. S., Hanrath, T. Johnston, K. P. and Korgel, B. A., “Nanocrystal and Nanowire Synthesis and Dispersibility in Supercritical Fluids,” Chem. Inform, Vol. 35, No. 40, May 2004.
12. Cho, S.-J. , Idrobo, J.-C. Olamit, J. Liu, K., Browning, N. D. and Kauzlarich, S. M. “Growth Mechanisms and Oxidation Resistance of Gold-Coated Iron Nanoparticles,” Chemistry of Materials, Vol. 17, No. 12, pp. 3181–3186, 2005.
13. Deng, Y.-H., Wang, C.-C., Hu, J.-H., Yang, W.-L.and Fu, S.-K., “Investigation of Formation of Silica-Coated Magnetite Nanoparticles Via Sol-Gel Approach,” Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 262, No. 1-3, pp. 87–93, 2005.
14. Zhou, Y.-T., Nie, H.-L. Branford-White C., He, Z.-Y. and Zhu, L.-M., “Removal of Cu2+ from Aqueous Solution by Chitosan-Coated Magnetic Nanoparticles Modified With Α-Ketoglutaric Acid,” J. Colloid Interface Sci., Vol. 330, No. 1, pp. 29–37, 2009.
15. Masoudi, A., Madaah Hosseini, H.R. Shokrgozar, M.A., Ahmadi, R. Oghabian, M.A., “The Effect of Poly (Ethylene Glycol) Coating on Colloidal Stability of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles as Potential MRI Contrast Agent”, Inter. J Pharma., Vol. 433, pp. 129-141, 2012.
16. Prasad, B. V., Ramesh, K. V, and Srinivas A., “Structural and Magnetic Studies of Nano-crystalline Ferrites MFe2O4 (M= Zn, Ni, Cu, and Co) Synthesized Via Citrate Gel Autocombustion Method,” J. Supercond. Nov. Magn., Vol. 30, No. 12, pp. 3523–3535, 2017.
17. Xu, R., Particle Characterization: Light Scattering Methods, vol. 13. Springer Science & Business Media, 2001.
18. Bootz, A. Vogel, V. Schubert, D. and Kreuter, J. “Comparison of Scanning Electron Microscopy, Dynamic Light Scattering and Analytical Ultracentrifugation for The Sizing of Poly (Butyl Cyanoacrylate) Nanoparticles,” Eur. J. Pharm. Biopharm., Vol. 57 (2), pp. 369-375. 2004.
19. Gherca, D. Pui, A. Cornei N., Cojocariu, A. Nica, V. and Caltun, O. “Synthesis, Characterization and Magnetic Properties of MFe2O4 (M= Co, Mg, Mn, Ni) Nanoparticles using Ricin Oil as a Capping Agent” J. Magn. Magn. Mater., Vol. 324, No. 22, pp. 3906–3.
20. Anbarasu, M., Anandan, M., Chinnasamy, E., Gopinath, V., Balamurugan, K., “Synthesis and Characterization of Polyethylene Glycol (PEG) Coated Fe3O4 Nanoparticles by Chemical co-precipitation Method for Biomedical Applications”, Spectrochim. Acta A: Mol. and Biomol. Spectrosc., Vol. 135, pp. 536-539, 2015.
21. Sharifi, I., Shokrollahi, H., & Amiri, S. “Ferrite-based Magnetic Nanofluids used in Hyperthermia Applications”. J. Magn. Magn. Mater., Vol. 324(6), pp.903–915, 2012.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 41، شماره 1
خرداد 1401
صفحه 81-95

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی