Создание устойчивых макромолекулярных покрытий на магнитных наночастицах для применения в биологии и медицине

• Автор: Бычкова, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

1.1. Магнитные наночасгицы основные понятия и характеристики

1.1.1. Намагниченность, однодомеиность и суперпарамагнетизм

1.1.2. Стабилизация магнитных коллоидных систем и агрегирование магнитных наночастиц.
1.1.3. Адсорбционные процессы на поверхности магнитных наночастиц в водных дисперсиях

1.2. Применение магнитных наночастиц в биологии и медицине.

1.3. Многофункциональные покрытия на магнитных наночастицах

1.3.1. Основные требования, предъявляемые к покрытиям наночастиц, используемых для биологических целей.

1.3.2. Покрытия на основе ПАВ и синтетических полимеров

1.3.3. Покрытия на основе природных макромолекул.

1.3.4. Кремнийорганическис и неорганические покрытия.

1.3.5. Модификация покрытий биовекторами и лекарственными препаратами

1.4. Заключение
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика получения водных дисперсий магнитных наночастиц
2.2. Методика подготовки образцов
2.2.1. Дисперсии магнитных наночастиц
2.2.2. Полимерные пленки.
2.2.3. Подготовка образцов для исследования адсорбции макромолекул на магнитных наночастицах.
2.3. Методика получения покрытий на магнитных наночастицах.
2.4. Методы исследования.
2.4.1. Электронный магнитный резонанс
2.4.2. Динамическое и упругое светорассеяние.
2.4.3. ИК и УФспектроскопия
2.4.4. Атомносиловая микроскопия
2.4.5. Биохимические исследования
ГЛАВА III. АНАЛИЗ ИНФОРМАТИВНОСТИ СПЕКТРОВ ФМР МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ В ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ СРЕДАХ.
3.1. ФМР магнитных наночастиц в водной дисперсии и полимерных пленках
3.1.1. Эксперимснтапьные спектры магнитных наночастиц в водной дисперсии .
3.1.2. Экспериментальные спектры магнитных наночастиц в полимерных пленках, приготовленных в отсутствии магнитного поля.
3.1.3. Экспериментальные спектры магнитных наночастиц в полимерных пленках, приготовленных в магнитном поле.
3.1.4. Анализ изменения параметров спектров ФМР магнитных наночастип в водных дисперсиях и полимерных пленках. Определение намагниченности частиц по спектрам магнитного резонанса
3.2. Анализ температурных зависимостей спектров ФМР магнитных наночастиц в полимерных пленках и вязкой среде
3.3. Заключение
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ МАКРОМОЛЕКУЛ НА ПОВЕРХНОСТИ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ.
4.1. Метод спиновых меток в исследовании адсорбции макромолекул на магнитных наночастицах. Основы подхода.
4.2. Подходы к количественному описанию адсорбционных процессов
4.3. Адсорбция синтетических полимеров на поверхности наночастиц и процессы кластеризации.
4.3.1. Адсорбция полиэтиленимина и его производных
4.3.2. Адсорбция сополимера винилпирролидона и аллилглицидилового эфира .ИЗ
4.4. Адсорбция природных макромолекул на поверхности магнитных наночастиц
4.4.1. Адсорбция фибриногена
4.4.2. Адсорбция сывороточного альбумина
4.4.3. Адсорбция тромбина.
4.4.4. Адсорбция иммуноглобулина
4.5. Конкурентные адсорбционные процессы на поверхности магнитных наночастиц
4.6. Заключение.
ГЛАВА V. ПОЛУЧЕНИЕ УСТОЙЧИВЫХ БЕЛКОВЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ
5.1. Покрытия из сывороточного альбумина
5.1.1. Методика получения покрытий
5.1.2. Контроль устойчивости покрытий.
5.1.3. Контроль избирательности сшивания
5.2. Покрытия из тромбина.
5.2.1. Методика получения покрытий
5.2.1. Контроль устойчивости покрытий.
5.2.3. Контроль сохранения функциональной активности тромбина в составе покрытия.
5.3. Покрытия из иммуноглобулина
5.3.1. Методика получения покрытий
5.3.2. Контроль устойчивости покрытий.
5.3.3. Контроль сохранения функциональной активности иммуноглобулина в составе покрытия.
5.4. Заключение.
ЛИТЕРАТУРА
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ


Направление, соответствующее минимальной энергии, называется направлением магнитокристаллической анизотропии или осью легкого намагничивания рис. Ос. Рис. Эволюция энергии магнитной анизотропии Еа в зависимости от угла поворота 9 между вектором намагниченности и осью легкого намагничивания МНЧ. Общее направление вектора намагниченности частицы определяется магнитокристаллической анизотропией константа Ка, анизотропией формы константа КхИ, которая возникает вследствие размагничивающих полей в образце, и анизотропией поверхности константа К5, обусловленной отличием симметрии окружения поверхностных атомных магнитных моментов от объемных ориентация поверхностных спинов не совпадает с направлением спинов в объеме , . Размагничивающим полем называют собственное магнитное поле тела, возникающее вследствие воздействия на него внешнего поля и направленное против него. Разделе 2. Для сферических образцов размагничивающие ноля равны нулю и увеличиваются при удлинении объекта К,и 0. Взаимодействия различных соединений с поверхностью наночастиц приводят к изменению электронного окружения поверхности частиц и могут приводить к изменению степени окисления атомов, входящих в состав МНЧ . Нанесение как органических, так и неорганических покрытий влияет на магнитную анизотропию и намагниченность наночастиц по причине изменения объемного соотношения ядрооболочка, размера и формы частиц, появления поверхностных дефектов. В работе проведен анализ влияния различных покрытий на геометрические, электронные и магнитные свойства частиц кобальта с диаметрами менее нм. Есть данные о том, что покрытие одного и того же состава, например, покрытие из золота, уменьшает магнитную анизотропию МНЧ кобальта и увеличивает магнитную анизотропию МНЧ железа по сравнению с объемным кобальтом и железом соответственно . Противоположные воздействия покрытий были описаны в работе . Покрытия из кобальта увеличивали намагниченность МНЧ оксидов железа, а покрытия из углерода, золота и серебра уменьшали ее. Это можно было бы связать с наличием у кобальта магнитных свойств, однако, увеличение намагниченности МНЧ оксидов железа происходило также при нанесении на них покрытий из платины и палладия. Чем толще покрытие на МНЧ. МНЧ . В условиях сильной магнитной анизотропии вектор магнитного момента удерживается вдоль оси легкого намагничивания. При слабой магнитной анизотропии в результате тепловых флуктуаций может происходить перескок вектора от одной оси легкого намагничивания к другой релаксация Нееля . С уменьшением размера частицы интенсивность движения вектора магнитного момента возрастает. Г г0ехр1, 1. Нееля определяется предэкспоненциальным множителем, который уменьшается при увеличении энергии анизофопии. При Еа кТ значение времени релаксации Нееля определяется экспоненциальным членом и быстро повышается с ростом Еа. Если время релаксации Нееля больше, чем время измерения намагниченности, кривая намагничивания необратима и дает петлю гистерезиса. Для задач медицины требуются частицы с короткими временами релаксации, такими, что тепловой энергии кнТ будет достаточно для преодоления барьера анизотропии КаУ. При этом магнитный момент наночастиц должен легко переходить от одной оси легкого намагничивания к другой. Такие системы ведут себя подобно парамагнетикам и называются суперпарамагнетиками. На кривых намагничивания таких образцов петли гистерезиса отсутствуют. Время релаксации магнитного момента частицы в таких системах составляет КГ9 с . Поскольку в биологии и медицине чаше используются не порошки, а коллоидные растворы дисперсии наночастиц магнитные жидкости, процесс установления равновесного состояния в магнитном поле может происходить не только по неелевскому механизму, а за счет вращения самих частиц броуновской релаксации. Нееля и броуновской релаксации
1. V объем частицы рис. Для больших частиц время броуновской релаксации меньше, чем время релаксации Нссля, т. Нееля является экспоненциальной функцией объема. Для малых частиц, наоборот, время релаксации Нееля много меньше времени броуновской релаксации.