Получение, структура и магнитные свойства железосодержащих наночастиц, синтезируемых бактериями

• Автор: Ладыгина, Валентина Петровна
• Шифр специальности: 01.04.07, 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. НАНОЧАСТИЦЫ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ. ОБЗОР

1.1 Наноструктурированныс материалы.

1.2 Свойства наночастиц.

1.3 Наночастицы биологического происхождения.

1.4 Применения наночастиц в медицине.

ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОЧАСТИЦ,

СИНТЕЗИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ

2.1 Идентификация используемых микроорганизмов.

2.2 Методы культивирования и количественного учета микроорганизмов

2.3 Метод магнитной сепарации
2.4 Метод рентгеновской дифракции
2.5 Метод просвечивающей электронной микроскопии ПЭМ.
2.6 Метод малоуглового рентгеновского рассеяния
2.7 Метод ферромагнитного резонанса
2.8 Метод мессбауэровской гамма резонансной спектроскопии
2.9 Культивирование i x.
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРУКТУРЫ И ФИЗИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ НАНОх1АСТИ1Д, СИНТЕЗИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ IIX X.
3.1 Кристаллическая структура и ферригидрита, образуемого бактериями i x, зависимость структуры от времени бактериального синтеза
3.1.1 Прямые структурные и магнитные методы исследования.
3.1.2 Исследование ферригидрита методом Мессбауэровской спектроскопии.
3.2 Особенности кристаллической структуры ферригидрита, синтезированного бактериями.
ГЛАВА 4. ВОЗМОЖНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ,
СИНТЕЗИРУЕМЫХ БАКТЕРИЯМИ I X.
4.1 Магнитные свойства наночастиц ферригидрита.
4.2 Определение проникающей способности магнитных наночастиц в
биоткани под действием магни тного внешнего поля.
4.3 Изучение цитотоксичности магнитных наночастиц
4.4 Изучение эффективности комплекса наночастицаантибиотик.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На основе сопоставления полученных экспериментальных результатов и литературных данных делается предположение о том, что изучаемые объекты являются наночастицами ферригидрита РезОз-пТЬО. Четвертая глава. В четвертой главе продемонстрированы магнитные свойства паночасгиц ферригидрита, обоснована возможность управления этими объектами неоднородным магнитным полем. Показана проникающая способность магнитных наночастиц в биологические ткани под действием неоднородного магнитного поля. Исследованы антибактериальные и бактерицидные акгивности магнитных наночастиц с антибиотиком. НАУЧНАЯ НОВИЗНА Разработана опытная биотехнология получения наночастиц ферригидрита с размерами частиц 2-5 пт. Выявлены методом мсссбауэровской спектроскопии четыре позиции трехвалентного железа в исследуемом бактериальном ферригидрите, квадрупольные расщепления которых занимают вполне определенные неперекрывающиеся диапазоны значений, а именно, ({Рс',+(1)}Ч). Ре3т(2)}-0. Гс3+(3)}=1. Ре3+(4)}=1. Выявлены изменения структуры наночастиц в процессе культивирования микроорганизмов в зависимости от продолжительности, освещенности и т. Крайне малая дисперсия размеров и физических свойств частиц. Уникальная сорбционная способность. Возможность создавать направленное перемещение частиц внешним магнитным нолем. Отсутствие выраженного токсического влияния на биоткани. Наночастицы, образующиеся в результате культивирования микроорганизмов Klebsiella oxytoca, являются ферригидритом Fe? ВО, размеры этих частиц 2- 5 пт. В процессе культивирования в кристаллохимической структуре ферригидрита происходят процессы упорядочения лигандов. Ферригидрит представляет собой чередующиеся пустые, сдвоенные и одиночные слои ионов трехвалентного железа, находящихся в кислородных (или ОН) октаэдрах. В наночастицах ферригидрита микроорганизмов Klebsiella oxytoca обнаружены четыре неэквивалентные позиции ионов железа, различающиеся по величине квадрупольного расщепления. Позиции Fel и Fc2 с относительно малой степенью искажения локальной симметрии, QS(Fel) - 0. QS(Fc2) ~ 1 мм/с обусловлены ионами железа, находящимися в сдвоенных и в одиночных слоях железа. Позиции Fe3 и Fe4 с большой степенью искажения, QS(Fe3) - 1. QS(Fe4) — 1. В наночастицах ферригидрита сосуществуют антиферромагнитиый порядок и эффективный магнитный момент, обусловленный декомпенсацией спинов в магнитных подрешетках наночастицы. Наличие эффективного магнитного момента у данных наночастиц позволяет управлять их движением магнитным полем. ГЛАВА 1. НАНОЧАСТИЦЫ: МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ, ФИЗИЧЕСКИ ? СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ. В последние два десятилетия в научную лексику стремительно ворвался ряд новых терминов с префиксом «нано»: наночастица, нанотехнология, наноматериал, нанохимия, наноколлоиды и т. В большинстве случаев новые названия даны давно известным объектам или явлениям, однако появились и новые объекты, которые были недоступны исследователям еще лет назад. К ним относятся фуллсрены, квантовые тючки, нанотрубки, нанопленки и ианопровода, т. О'7 - '9). Нанотехнология включает изучение, контроль и манипуляцию папоразмерными объектами (размер менее 0 нм), является много дисциплинарной областью исследований. Повышенный интерес исследователей к нанообъектам вызван обнаружением у них необычных физических и химических свойств. Одной из главных причин изменения физических и химических свойств малых частиц по мере уменьшения их размеров является возрастание в них относительной доли “поверхностных” атомов, находящихся в иных условиях (координационное число, симметрия локального окружения и т. В настоящее время уникальные свойства наночастиц интенсивно изучаются. Особое место среди них занимают магнитные свойства, в которых наиболее отчетливо проявляются различия между объемным материалом и наноматериалом. Отсюда следует, что нанотехнология - технология, имеющая дело как с отдельными нанообъектами (физическими объектами, сильно отличающимися по свойствам от соответствующего массивного материала и имеющие как минимум один из размеров в нанодиапазоне (не более 0 нм)), так и с материалами и устройствами на их основе, а также с процессами, протекающими в манометровом диапазоне.