ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

На сьогоднішній день нанорозмірні композити на основі магнетиту, допованого катіонами благородних металів, або оболонкові нанокомпозити, що складаються із суперпарамагнітного ядра (магнетиту або магеміту) і оболонки із благородного металу, широко використовуються для створення нових видів біосумісних матеріалів. Такі структури характеризуються унікальним комплексом фізико-хімічних властивостей. Зокрема, оболонки із благородних металів, сформовані на поверхні наночастинок магнетиту, забезпечують їхню стійкість в агресивних біологічних середовищах, а також впливають на їхні електричні, магнітні, каталітичні, оптичні властивості. В роботі проведено вивчення впливу ультрафіолетового випромінювання (253 нм) на парамагнітні характеристики біосумісних оболонкових нанокомпозитів. Наночастки композитів Fe₃O₄&Ag⁰ і Fe₃O₄&Au⁰ були отримані методом ротаційно-корозійного диспергування. Формування структур проходило на поверхні сталі 3 (Ст3), яка контактувала з дистильованою водою і водними розчинами нітрату срібла і золотохлористоводневої кислоти при вільному доступі кисню в зону реакції. Розчини благородних металів містили від 0,5 до 20 мг/дм³ акваформ Ag(I) і Au(III). Отримані наночастинки були охарактеризовані методом рентгенофазового аналізу і скануючої електронної мікроскопії. Для виявлення очікуваних фотокаталітичних властивостей частинки композитів підлягали дії ультрафіолетового опромінення. Вплив УФ-випромінювання (253 нм) на парамагнітні характеристики нанокомпозитів Fe₃O₄&Ag⁰ и Fe₃O₄&Au⁰ було вивчено методом ЕПР. Отримані дані свідчать про те, що після УФ-опромінення збільшувалися: швидкість перерозподілу заряду на поверхні поділу оксид-метал, кількість і внесок спинів Fe²⁺, при цьому ширина забороненої зони для Fe₃O₄ зменшувалася. Вивчення механізму виникнення парамагнітних центрів в нанокомпозитах на основі магнетиту і благородних металів може бути актуальним для виявлення їхньої бактерицидної і фотокаталітичної активності. В цілому, оболонкові нанокомпозити можуть бути використані при створенні технічних засобів бактерицидної та антивірусної дії, призначених для запобігання поширенню інфекційних захворювань в замкнутому просторі (на транспорті, в громадських місцях, лікарнях).

1. Zhichuan X., Yanglong H., Shouheng S. Magnetic Core/Shell Fe₃O₄/Au and Fe₃O₄/Au/Ag Nanoparticles with Tunable Plasmonic Properties. J. Am. Chem. Soc. 2007. 129(28): 8698. https://doi.org/10.1021/ja073057v

2. Lavrynenko O.M., Dolynskyi G.A. Nanoscale Core & Shell Composites (Iron Oxide - Noble Metal): Preparation, Structure, Properties, Prospects for Biomedical Applications. Material Science of Nanostructures. 2011. 3: 3. [in Russian].

3. Mahmood A., Ramay Sh.M., Al-Zaghayer Y.S., Al-Hazaa A.N., Al-Masary W.A., Atiq Sh. Au doping effect on the electrical and magnetic properties of Fe₃O₄ nanoparticles. Mod. Phys. Lett. B. 2015. 29(33): 1550213. https://doi.org/10.1142/S0217984915502139

4. Lavrynenko O.M. Physicochemical properties of the FeFe₂O₄&Ag^₀ nanocomposites formed on the steel surface contacting with AgNO₃ water solutions in open-air system. Nano Studies. 2012. 5: 27.

5. Lavrynenko O.M., Dudchenko N.O., Shchukin Yu.S., Brik O.B. Magnetic properties of nanoparticles formed on the steel surface contacting with aurum-bearing water solutions. In: Proceedings of the IEEE 8th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties. 2018. 7(1): 01SPN17. https://doi.org/10.1109/NAP.2018.8915372

6. Liu E., Zhang M., Cui H., Gong J., Huang Y., Wang J., Yang V.C. Tat-functionalized Ag-Fe₃O₄nano-composites as tissue-penetrating vehicles for tumor magnetic targeting and drug delivery. Acta Pharmaceutica Sinica B. 2018. 8(6): 956. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2018.07.012

7. Mamani J.B., Gamarra L.F., de Souza Brito G.E. Synthesis and Characterization of Fe₃O₄ Nanoparticles with Perspectives in Biomedical Applications. Mater. Res. 2014. 17(3): 542. https://doi.org/10.1590/S1516-14392014005000050

8. Kim J., Piao Y., Hyeon T. Multifunctional nanostructured materials for multimodal imaging, and simultaneous imaging and therapy. Chem. Soc. Rev. 2009. 38(2): 372. https://doi.org/10.1039/B709883A

9. Gupta A.K., Gupta M. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials. 2005. 26(18): 3995. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2004.10.012

10. Sathishkumar G., Logeshwaran V., Sarathbabu S., Jha P.K., Jeyaraj M., Rajkuberan C., Senthilkumar N., Sivaramakrishnan S. Green synthesis of magnetic Fe₃O₄ nanoparticles using Couroupita guianensis Aubl. fruit extract for their antibacterial and cytotoxicity activities. Artif. Cells Nanomed. Biotechnol. 2018. 46(3): 589. https://doi.org/10.1080/21691401.2017.1332635

11. Pham H.T., Cao C., Sim S.J. Application of citrate stabilized gold-coated ferric oxide composite nanoparticles for biological separations. J. Magn. Magn. Mater. 2008. 320(15): 2049. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2008.03.015

12. Park S.-E., Lee J.-W., Haam S.-J., Lee S.-W. Fabrication of Double-Doped Magnetic Silica Nanospheres and Deposition of Thin Gold Layer. Bulletin - Korean Chemical Society. 2009. 30(4): 869. https://doi.org/10.5012/bkcs.2009.30.4.869

13. Caruntu D., Cushing B.L., Caruntu G., O'Connor C.J. Attachment of gold nanograins onto colloidal magnetite nanocrystals. Chem. Mater. 2005. 17(13): 3398. https://doi.org/10.1021/cm050280n

14. Ayadi S., Perca C., Legrand L. New one-pot synthesis of Au and Ag nanoparticles using green rust reactive particle as a micro-reactor. Nanoscale Res. Lett. 2013. 8(1): 95. https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-95

15. Lavrynenko O.M., Vember V.V., Shchukin Yu.S. Formation of Core&Shell Type Nanocomposites Based on the Fe(II)-Fe(III) Layered Double Hydroxides. Visnyk NTTU «KPI im. Ihoria Sikorskoho». Seriia: Khimichna inzheneriia, ekolohiia ta resursozberezhennia. 2019. 1(18): 86. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2019.171190

16. Lavrynenko O.M., Pavlenko O.Yu., Shchukin Yu.S. Characteristic of the Nanoparticles Formed on the Carbon Steel Surface Contacting with 3d-Metal Water Salt Solutions in the Open-Air System. Nanoscale Res. Lett. 2016. 11(1): 67. https://doi.org/10.1186/s11671-016-1267-2

17. Lavrynenko O.M., Pavlenko O.Yu., Shchukin Yu.S., Dudchenko N.O., Brik A.B., Antonenko T.S. Chapter 28. Characteristics of Nanocomposites Formed on the Steel Surface Contacting with Precious Metal Solutions. Springer Proceedings in Physics Microstructure and Properties of Micro- and Nanoscale Materials, Films, and Coatings (NAP 2019). 2020. P. 297. https://doi.org/10.1007/978-981-15-1742-6_28

18. Lavrynenko O.M., Dolynskyi G.A., Nosov V.V., Kislukhina M.O. Antimicrobial properties of FeFe₂O₄ & Ag⁰ nanocomposites. In: Abstracts of 3rd International Conference "Nanotechnologies" (October 20-24, 2014, Tbilisi, Georgia, Nano-2014). P. 75.

19. Dolynskyi G.A., Lavrynenko O.M., Nosov V.V. Antiinflammatory Properties of Nanocomposite FeFe₂O₄&Ag^₀ in Experimental Peritonitis. Odeskyi medychnyi zhurnal. 2014. 2(141): 10. [in Russian].