Colloidal protection of magnetite hydrosols with polysaccharides

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

this article investigates the stabilization of aqueous dispersions of magnetic Fe₃O₄ nanoparticles using polysaccharide stabilizers. The effect of electrolyte coagulants and polysaccharide stabilizers on the stability of magnetite hydrosols and their stability at physiological pH with and without the addition of polysaccharides is studied. The results demonstrate the effectiveness of nonionic polysaccharides, such as hydroxypropyl methylcellulose and hydroxyethylcellulose, in stabilizing magnetic nanoparticles from electrolyte coagulation and over time, which is important for their application in medicine. Objectives. To obtain and characterize magnetite hydrosols and to study their stabilization with polysaccharides over time and with the addition of non-indifferent and indifferent electrolytes. Methods. Hydrosol coagulation was studied photometrically. The size of hydrosol nanoparticles was determined using dynamic light scattering. Results. Nonionic polysaccharides, such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl methylcellulose, are promising for stabilizing aqueous dispersions (hydrosols) of Fe3O4magnetic nanoparticles. Conclusions. The coagulation threshold of magnetite hydrosol with a non-differentiated electrolyte, sodium hydroxide, is 20,5 times lower than the coagulation threshold of magnetite hydrosol with an indifferent electrolyte, sodium chloride. Hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl methylcellulose exhibited the greatest protection of magnetite hydrosol from coagulation with sodium chloride. Hydroxypropyl methylcellulose exhibited the greatest protection of magnetite hydrosol from coagulation with sodium hydroxide. Sols containing hydroxypropyl methylcellulose exhibit the greatest stability over time at pH 7.4 (the pH of blood), created by the addition of a phosphate-buffered saline mixture.

About the authors

V. S Erasov

Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies, MIREA – Russian Technological University

Email: Vadim.ersv@yandex.ru

Ts. Zhu

Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies, MIREA – Russian Technological University

P. A Shaposhnikov

Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies, MIREA – Russian Technological University

References

  1. Мельников М.Я., Трахтенберг Л.И. Гибридные наноформы биоактивных и лекарственных веществ. М.: Техносфера, 2020. 408 с.
  2. Petrov K.D., Chubarov A.S. Magnetite Nanoparticles for Biomedical Applications // Encyclopedia J. 2022. Vol. 2. P. 1811 – 1828.
  3. Tanish S., Moili R., Prithvi R.M., Shurthilaya R. Advances in Magnetic Nanoparticles for Biomedical Applications // Biomed J. Sci. & Tech. Res. 2022. Vol. 46 (3). P. 37446 – 37454.
  4. Nguyen M.D., Tran H.-V., Xu Sh., Lee T.R. Fe3O4 Nanoparticles: Structures, Synthesis, Magnetic Properties, Surface Functionalization, and Emerging Applications // Appl. Sci. 2021. Vol. 11. P. 1 – 34.
  5. Materon E.M., Miyazaki C.M., Carr O., Joshi N., Picciani P.H.S., Dalmachio C.J., Shimizu F.M. Magnetic nanoparticles in biomedical applications: A review // Appl. Sur-face Sc.Adv. 2021. Vol. 6. P. 100163 – 100180.
  6. Monteserín M., Larumbe S., Martínez A.V., Burgui S., Francisco Martín L. Recent Advances in the Development of Magnetic Nanoparticles for Biomedical Applications // J Nanoscience Nanotech. 2021. Vol. 21 (5). P. 2705 – 2741.
  7. Воронин Д.В., Садовников А.В., Бегинин Е.Н., Щукин Д.Г., Горин Д.А. Магнитные композиты с наночастицами магнетита: получение, управление физическими свойствами, применение // Известия Сарат. ун-та. Нов. сер. Физика. 2013. Т. 13 (2). С. 50 – 54.
  8. Трофимова Т.В., Сайкова С.В., Карпов Д.В., Чистяков Д.И., Павликов А.Ю. Оптимизация условий получения стабильных гидрозолей наночастиц магнетита // J. Siberian University. Chemistry. 2020. Vol. 13 (1). P. 99 –108.
  9. Hasany S.F., Abdurahman N.H., Sunarti A.R., Jose R. Magnetic iron oxide nanoparticles: chemical synthesis and application review // Current Nanoscience. 2013. Vol. 9. P. 561 – 575.
  10. Никифоров В.Н. Биомедицинские применения магнитных наночастиц // Наука и технология в промышленности. 2011. № 1. С. 90 – 99.
  11. Ерасов В.С., Мальцева Ю.О. Получение наночастиц сульфата хитозана в водной среде и их коллоидная защита полисахаридами // Тонкие химические технологии. 2024. Vol. 19 (2). P. 111 – 126.
  12. Ерасов В.С., Мальцева Ю.О. Адсорбция каппа-каррагинана на поверхности хитозана и его сернокислой соли и стабилизация им хитозан-сульфатных наночастиц // Chemical Bulletin. 2023. Vol. 6 (2). P. 5 – 18.
  13. El-Shamy O.A.A., El-Azabawy R.E., El-Azabawy O.E. Synthesis and Characterization of Magnetite-Alginate Nanoparticles for Enchancement of Nickel and Cobalt Ion Adsorption from Wasterwater // J. Nanomaterials. 2019. P. 1 – 8.
  14. González-Martínez E., Pérez A.G., Martínez D.A.G., Águila C.R.D. , Urbina E.C. , Ramírez D.U., Madeira H.Y. Chitosan-coated magnetic nanoparticles; exploring their potentialities for DNA and Cu(II) recovery // Inorganic and Nano-Metal Chemistry. 2020. P. 103 – 106.
  15. Бибик Е.Е. Коллоидные растворы и суспензии: руководство к действию. С.-Пб.: Профессия, 2017. 252 с.
  16. Штильман М.И. (под ред.) Технология полимеров медико-биологического назначения: учебное пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 328 с.
  17. Коваленко А.С., Шилова О.А., Николаев А.М., Мякин С.В. Сравнительный анализ характеристик водных суспензий магнитных наночастиц оксидов железа различного фазового состава // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85 (3). С. 319 – 327.
  18. Гзогян С.Р. Исследование состояния поверхности магнетита и кварца в ферромагнитной суспензии // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. Т. 5. C. 189 – 199.
  19. Линников О.Д. Закономерности сорбции ионов хрома (VI) магнетитом (обзор). 2021. Т. 57 (2). C. 115 – 140.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).