Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Для цитирования:

Ковыршина А. А., Цюпка Д. В., Попова Н. Р., Горячева И. Ю., Горячева О. А. Модификация наночастиц оксида церия полимерными материалами // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 3. С. 281-289. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-3-281-289, EDN: WLYPMD

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
30.08.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 95)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
53.044
EDN: 
WLYPMD

Модификация наночастиц оксида церия полимерными материалами

Авторы: 
Ковыршина Анастасия Алексеевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Цюпка Дарья Владиславовна , Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Попова Нелли Рустемовна, Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук
Горячева Ирина Юрьевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Горячева Ольга Алексеевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Представлен синтез наночастиц оксида церия(IV) в присутствии полимеров различного состава и относительной молекулярной массы для изучения их влияния на структуру и размер наночастиц. В ходе синтеза была подобрана оптимальная концентрация нитрата церия(III), который используется в синтезе в качестве прекурсора для формирования наночастиц оксида церия. Изучено влияние среды на возможную агломерацию наночастиц при очистке от избытков прекурсора и дальнейшем хранении. Было выявлено, что лучшими средами для хранения и очистки наночастиц являются вода и фосфатно-солевой буфер. Размер и морфологию полученных наночастиц оксида церия с полимерным покрытием изучали с помощью просвечивающей электронной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и динамического рассеяния света. На снимках с просвечивающего электронного микроскопа видны нанокристаллы размером около 10 нм, а сканирующий электронный микроскоп показывает присутствие частиц размером около 20–30 нм во всех четырех образцах(наночастицы оксида церия, покрытые полиакриловой кислотой, полиэтиленгликолем, полиоксазолином, поли(изобутилен-альт-малеиновый ангидридом). Анализ методом динамического рассеяния света показал, что наименьшие по размеру частицы образовались с полиакриловой кислотой и поли(изобутилен-альт-малеиновым ангидридом). Помимо наименьшего размера образцы с этими полимерами продемонстрировали наиболее отрицательные значения ζ-потенциала – –37 и –45 мВ соответственно, что подтверждает их высокую коллоидную стабильность.

Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-63-00082) (изучение нанокомпозитных материалов на основе редкоземельных материалов с мультифункциональной поверхностью для лучевой терапии).
Список источников: 
  1. Korsvik C., Swanand P., Sudipta S., William T. S. Superoxide dismutase mimetic properties exhibited by vacancy engineered ceria nanoparticles. Chemical Communications, 2007, vol. 10, pp. 1056–1058. https://doi.org/10.1039/B615134E
  2. Thakur N., Prasenjit M., Joydeep D. Synthesis and biomedical applications of nanoceria, a redox active nanoparticle. Journal of Nanobiotechnology, 2019, vol. 17, no. 1, article no. 84. https://doi.org/10.1186/s12951-019-0516-9
  3. Zholobak N. M. Interaction of nanoceria with microorganisms. Nanobiomaterials in Antimicrobial Therapy, 2016, vol. 6, pp. 419–450. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-42864-4.00012-9
  4. Xu C., Qu X. Cerium oxide nanoparticle: A remarkably versatile rare earth nanomaterial for biological applications. NPG Asia Mater., 2014, vol. 6, no. 3, pp. e90. https://doi.org/10.1038/am.2013.88
  5. Skorodumova N. V., Simak S. I., Lundqvist B. I., Abrikosov I. A., Johansson B. Quantum Origin of the Oxygen Storage Capability of Ceria. Physical Review Letters, 2002, vol. 89, no. 16, article no. 166601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.166601
  6. Kargozar S., Baino F., Hoseini S. J., Hamzehlou S., Darroudi M., Verdi J., Hasanzadeh L., Kim H.-W., Mozafari M. Biomedical applications of nanoceria: New roles for an old player. Nanomedicine, 2018, vol. 13, no. 23, pp. 3051–3069. https://doi.org/10.2217/nnm-2018-0189
  7. Aleksandrov H. A., Neyman K. M., Hadjiivanov K. I., Vayssilov G. N. Can the state of platinum species be unambiguously determined by the stretching frequency of an adsorbed CO probe molecule? Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, vol. 18, no. 32, pp. 22108–22121. https://doi.org/10.1039/C6CP03988J
  8. Kullgren J., Hermansson K., Castleton C. Many competing ceria (110) oxygen vacancy structures: From small to large supercells. The Journal of Chemical Physics, 2012, vol. 137, no. 4, article no. 044705. https://doi.org/10.1063/1.4723867
  9. Renu G., Rani V. V. D., Nair S. V., Subramanian K. R. V., Lakshmanan V.-K. Development of Cerium Oxide Nanoparticles and Its Cytotoxicity in Prostate Cancer Cells. Advanced Science Letters, 2012, vol. 6, no. 1, pp. 17–25. https://doi.org/10.1166/asl.2012.3312
  10. Lin W., Huang Y., Zhou X.-D., Ma Y. Toxicity of Cerium Oxide Nanoparticles in Human Lung Cancer Cells. International Journal of Toxicology, 2006, vol. 25, no. 6, pp. 451–457. https://doi.org/10.1080/10915810600959543
  11. Rajeshkumar S., Naik P. Synthesis and biomedical applications of Cerium oxide nanoparticles – A Review. Biotechnology Reports, 2017, vol. 17, pp. 1–5. https://doi.org/10.1016/j.btre.2017.11.008
  12. Shabrandi A., Azizi S., Hobbenaghi R., Ownagh A., Keshipour S. The healing effect of chitosan supported nano-CeO2 on experimental excisional wound infected with pseudomonas aeruginosa in rat. IJVS, 2017, vol. 12, no. 2, pp. 9–20. https://doi.org/10.22034/ivsa.2017.94632.1122
  13. Sulthana S., Banerjee T., Kallu J., Vuppala S. R., Heckert B., Naz S., Shelby T., Yambem O., Santra S. Combination Therapy of NSCLC Using Hsp90 Inhibitor and Doxorubicin Carrying Functional Nanoceria. Molecular Pharmaceutics, 2017, vol. 14, no. 3, pp. 875–884. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.6b01076
  14. Hasanzadeh L., Darroudi M., Ramezanian N., Zamani P., Aghaee-Bakhtiari S. H., Nourmohammadi E., Kazemi Oskuee R. Polyethylenimine-associated cerium oxide nanoparticles: A novel promising gene delivery vector. Life Sciences, 2019, vol. 232, article no. 116661. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2019.116661
  15. Shcherbakov A. B., Reukov V. V., Yakimansky A. V., Krasnopeeva E. L., Ivanova O. S., Popov A. L., Ivanov V. K. CeO2 Nanoparticle-Containing Polymers for Biomedical Applications: A Review. Polymers, 2021, vol. 13, no. 6, article no. 924. https://doi.org/10.3390/polym13060924
  16. ImageJ: Image Processing and Analysis in Java. Available at: https://imagej.net/ij/index.html (accessed April 20, 2024).
  17. Ivanov V. K., Shcherbakov A. B., Usatenko A. V. Structure-sensitive properties and biomedical applications of nanodispersed cerium dioxide. Russian Chemical Reviews, 2009, vol. 78, no. 9, pp. 855–871. https://doi.org/10.1070/RC2009v078n09ABEH004058
  18. Anisimov M. P. Nucleation: Theory and experiment. Russian Chemical Reviews, 2003, vol. 72, no. 7, pp. 591–628. https://doi.org/10.1070/RC2003v072n07ABEH000761
  19. Moore T. L., Rodriguez-Lorenzo L., Hirsch V., Balog S., Urban D., Jud C., Rothen-Rutishauser B., Lattuada M., Petri-Fink A. Nanoparticle colloidal stability in cell culture media and impact on cellular interactions. Chem. Soc. Rev., 2015, vol. 44, pp. 6287–6305. https://doi.org/10.1039/C4CS00487F
Поступила в редакцию: 
08.12.2023
Принята к публикации: 
05.03.2024
Опубликована: 
30.08.2024