튜블 가능한 나노 스케일 치수 및 구성망간 페릿 클러스터의 안정적인 수성 현탁액

산화철 격자에 망간을 도펀트로 포함하면, 적절한 조건하에서 순수한 산화철에 비해 고가 분야에서 물질의 자화를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 망간 페릿(MnxFe3-xO4) 나노입자는 높은 포화도 자화, 외부 장에 대한 강한 반응, 낮은 세포독성^1,2,3,4,5로 인해 매우 바람직한 자기 나노 물질이다. 단일 도메인 나노 결정뿐만 아니라 이러한 나노 결정의 클러스터, 즉 다중 도메인 입자, 약물 전달을 포함 하 여 다양 한 생물 의학 응용 프로그램에서 조사 되었습니다., 암 치료를 위한 자기 고온증, 그리고 자기 공명 영상 (MRI)^6,7,8. 예를 들어, 2017년 현군은 단일 도메인 망간 페릿 나노입자를 펜톤 촉매로 사용하여 암 저산소증을 유도하고 MRI 추적⁹에 대한 물질의 _T2대비를 이용하였다. 순수한 산화철(_Fe3O4) 나노물질에 비해 생체 내 데모가 거의 없고, 인간에서 보고된 적용이 없는 페라이트 물질의 이들과 다른 긍정적인 연구에 비추어 놀라운 일이다^9,10.

페릿 나노 물질의 특징을 클리닉으로 번역하는 데 직면한 한 가지 도전과제는 균일하고 비응집화되지 않는 나노 스케일 클러스터^11,12,13,14의 생성입니다. 단도메인 나노결정에 대한 기존의 합성 접근법이 잘 발달되어 있지만, 이 작품에 대한 관심의 유형의 다중 도메인 클러스터는 균일하고 제어된 방식으로 쉽게 생산되지 않는다^15,16. 또한, 페릿 조성물은 일반적으로 비-stoichiometric이며 단순히 전구체의 시작 농도와 관련이 없으며, 이는 이러한 재료의 체계적인 구조 기능 특성화를 더욱 모호하게 할 수 있다9,12,13,17. 여기서, 우리는 망간 페릿 나노 물질의 클러스터 치수와 구성 모두에 대한 독립적 인 제어를 산출 합성 접근 방식을 보여 줌으로써 이러한 문제를 해결합니다.

이 작품은 또한 페릿 나노 물질의 열악한 콜로이드 안정성을 극복하는 수단을 제공한다18,19,20. 자기 나노 입자는 일반적으로 강한 입자 입자 매력으로 인해 응집되기 쉽습니다. 페릿은 더 큰 순 자화로 인해 입자 응집이 증폭됨에 따라 이 문제로 인해 더 많은 고통을 겪습니다. 관련 생물학적 미디어에서 이러한 물질은 물질이 빠르게 수집할 수 있는 충분한 골재를 생성하여 동물이나 사람에 대한 노출 경로를 제한합니다^20,21,22. Hilt et al.은 자기 분해 및 염료 분해²³의 연구에서 입자 입자 응집의 또 다른 결과를 발견했습니다. 약간 더 높은 입자 농도, 또는 필드에 노출의 증가 시간에, 재료가 시간이 지남에 따라 집계및 활성 입자 표면 영역 감소로 재료의 효과가 감소되었다. 이러한 응용 프로그램과 다른 응용 프로그램은 입자 입자 상호 작용을 배제하는 스테릭 장벽을 제공하도록 설계된 클러스터 표면의 이점을 누릴 수 ^{있습니다24,25}.

여기서 우리는 제어 가능한 치수 와 구성망간 페릿 클러스터 (MFC)를 합성하는 합성 접근 방식을보고합니다. 이러한 다중 도메인 입자는 단단한 집계되는 1차 망간 페릿 나노결정의 어셈블리로 구성됩니다. 기본 나노 결정의 긴밀한 결합은 자기 특성을 향상시키고 전체 클러스터 크기인 50-300 nm를 제공하며 나노 의학의 최적 치수와 잘 일치합니다. 물과 망간 염화기 전구체의 양을 변경함으로써, 우리는 독립적으로 전체 직경과 구성을 제어 할 수 있습니다. 이 방법은 간편하고 효율적인 원포트 수열 반응을 활용하여 빈번한 실험과 물질 최적화를 가능하게 합니다. 이러한 MFC는 집중된 제품 용액으로 쉽게 정제될 수 있으며, 이는 콜로이드 안정성을 부여하는 황달 폴리머에 의해 더욱 변형됩니다. 그들의 튜닝성, 균일성 및 솔루션 상 안정성은 모두 생물 의학 및 환경 공학에서 나노 물질의 응용 분야에서 큰 가치의 특징입니다.