Биосовместимые магнитные наноматериалы на основе оксида железа (III) тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

08-4

На правах рукописи

О01

ЧЕКАНОВА АНАСТАСИЯ ЕВГЕНЬЕВНА

БИОСОВМЕСТИМЫЕ МАГНИТНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЖЕЛЕЗА (III)

Специальность 02.00.01 - неорганическая химия Специальность 02.00.21 - химия твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва-2008

Работа выполнена яа Факультете наук о материалах и в лаборатории неорганического материаловедения кафедры неорганической химии Химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор,

чл.-корр, РАН Гудилин Евгений Алексеевич (Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова)

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

Кецко Валерий Александрович

(Институт общей и неорганической химии им. Н.С.

Курнакова РАН)

доктор химических наук, профессор, Каргин Юрий Федорович

(Институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН)

Ведущая организация: Институт химической физики им. H.H. Семёнова РАН

Защита состоится 28 ноября 2008 года в 13 часов на заседании Специализированного Совета Д 501.002.05 по химическим и физико-математическим наукам при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, МГУ, Факультет наук о материалах, лабораторный корпус «Б», ауд. 235.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 27 октября 2008 г.

Ученый секретарь

Специализированного Совета Д 501.002.05,

кандидат химических наук, доцент Еремина Елена Алимовна

сфщАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные исследования в области неоргапической химии и химии твердого тела свидетельствуют о широких перспективах практического использования магнитных наноматериалов. Наиболее ожидаемым является использование наночастиц в биологии и медицине, в частности для гипертермии, векторной доставки лекарств, разделения физиологически-активных веществ, введения магнитных диагностических меток. В связи с этим несомненно актуальной является систематическая разработка новых и оптимизация существующих экспериментальных подходов, воспроизводимо обеспечивающих достижение ряда важнейших характеристик магнитных наночастиц, таких как: заранее заданные химический и фазовый состав, предопределяющие основные структурные, физические и токсикологические особенности наночастиц; размер наночастиц, обуславливающий величину намагниченности насыщения, коэрцитивной силы и возможность проникновения наночастиц в ткани организма; тип модификации поверхности, определяющей возможность сопряжения с белковыми молекулами или формирования дополнительной защитой оболочки с заданными функциональными характеристиками; анизотропию формы частиц, которая изменяет эффективность магнетокалорического нагрева и гидродинамические условия переноса в кровяном русле и других физиологических жидкостях; мезопористая структура, существенно изменяющая площадь поверхности и сорбционную емкость.

Целью настоящей работы являлось установление физико-химических закономерностей получения биосовместимых магнитных наноматериалов с заданными свойствами на основе оксидов железа (1П). При этом объектами исследования являлись оксиды и гидратированные оксиды железа (III), а также ферриты со структурой шпинели 2пРе204, 1лРе308 и напокомпозиты на основе магнитных наночастиц с гуминовыми кислотами (ГК).

Для достижения основной цели работы решали следующие задачи:

(1) установление оптимальных условий синтеза магтгатных наноматериалов на основе оксидов железа (ГП) с заданным размером частиц и фазовым составом;

(2) изучение микроструктурной организации материалов на основе Ре203) 7пРе204, ирс508, РеООН в зависимости от предыстории получения;

(3) апализ изменений кристаллической структуры, локального кислородного окружения железа, а также магнитной структуры фазы у-Ре203 с различной предысторией получения в форме папочастиц и их агрегатов;

(4) поиск биосовместимых стабилизаторов для получения суспензий магнитных частиц.

Для решения поставленных задач использовали комплекс современных диагностических методов, включая РФА, РЭМ, ПЭМ, ТГА-ДТА, мессбауэровскую спектроскопию, химический анализ, БриГО-магнитометрию, динамическое светорассеяние.

В настоящей работе осуществлены поиск и разработка методов синтеза магнитных наноматериалов на основе оксида железа (1П), проведена их физико-химическая, микроструктурная аттестация, проанализирована цитотоксичность важнейших образцов. Для большинства существующих методик получения

магнитных наночастиц острой проблемой является предотвращение их агрегации, которая в существенной степепи нивелирует потепциальпые преимущества использования материалов в ультрадисперсном состоянии. Одним из способов решетя этой задачи является изоляция наночастиц в инертных матрицах, в которых отги не претерпевают агрегацию, «старение» и могут контролируемо высвобождаться с сохранением химического и фазового состава. В настоящей работе для решения данной проблемы были использованы водорастворимые солевые матрицы. В качестве отдельной задачи рассматривали создание суспензий поверхностно-модифицированных частиц, которые позволяли бы осуществлять их сопряжение с биологически активными молекулами, лекарственными препаратами и т.д. В работе для решения этой задачи использовали гуминовые кислоты -полифупкциональные высокомолекулярные вещества природного происхождения с разветвленной молекулярной структурой.

Научная новизна работы может быть сформулирована в виде следующих положений, которые выносятся на защиту. В частности, в работе впервые:

- проведен сравнительный анализ методов получения магнитных наночастиц, включая микроэмульсионный синтез, пиролиз аэрозолей, синтез в высококипящих певодпых растворителях и разложение гидратированных оксидов железа со слоистой структурой; разработаны методики получения изотропных магнитных наночастиц в водорастворимых соляпых капсулах, а также анизотропных магнитных наночастиц;

- с помощью мессбауэровской спектроскопии изучепо локальное кислородное окружение железа и магнитные характеристики фазы y-Fe^Cb с различной предысторией получения в форме наночастиц и их агрегатов; установлены корреляции микроструктурных и магнитных характеристик полученных материалов в зависимости от особенпостсй их синтеза;

- разработана методика получения и изучены физико-химические характеристики нанокомпозитов на основе магнитных папочастиц y-Fe203, стабилизированных гумиповыми кислотами;

- исследована биосовместимость нанокомпозитов на основе магнитных наночастиц y-Fc20.i и гумиповых кислот, играющих роль стабилизирующих агентов в формировании суспензий магнитных частиц, а также защитной оболочки.

Практическая важность работы определяется тем, что в результате исследований:

- проведена оптимизация условий и методов получения магнитных наночастиц с контролируемым составом и микроморфологией с использованием различных приемов химической гомогенизации, а также определены их физико-химические и магнитные характеристики. В частности, разработана оригинальная методика получения инкапсулированных наночастиц оксида железа (III) в нетоксичных водорастворимых грапулах (микрокапсулах), которые можно хранить в течение длительного времени, а при приготовлении суспензии варьировать концентрацию коллоидного раствора и электролитный состав раствора.

- осуществлен систематический анализ данных мессбауэровской спектроскопии для магнитных наночастиц с различной агрегатной

структурой, показана эффективность комбинированного подхода по совместному использованию методов исследования структур ближнего и дальнего порядка для ультрадисперсных частиц на основе оксида железа (III). Полученный опыт может быть использован для интерпретации результатов аналогичных экспериментов в других системах. - проведена химическая модификация поверхности наночастиц гуминовыми кислотами. Полученные препараты являются нетоксичными и биосовместимыми, в связи с чем могут найти широкое применение в медицине.

Работа выполнялась в соответствии с планами проектов РФФИ 04-03-32183-а, 04-03-32827-а, 05-03-08215-офи_а, 07-02-01513-а, а также в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по государственному контракту № 02.513.11.3119 «Разработка методик получения панокомнозитов биомедицинского назначения на основе ферритов с заданными микроморфологией и магнитными характеристиками»-

Личный вклад автора. Основная экспериментальная часть работы выполнена в 2006-2008 гг. совместно с сотрудниками, аспирантами и студентами факультета наук о материалах и лаборатории пеорганического материаловедения кафедры неорганической химии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. В работе использованы материалы, полученные как автором лично, так и в результате сотрудничества: в части использования мессбауэровской спектроскопии для характсризации полученных образцов - с лабораториями проф. И.П. Суздалева (ИХФ РАН) и проф. П.Б. Фабричного (к.х.н. И.А. Пресняков и к.х.н. A.B. Соболев, кафедра радиохимии химического факультета МГУ); в части использования гумиповых кислот - в сотрудничестве с лабораторией физической органической химии кафедры органической химии химического факультета МГУ (проф. И.В. Перминова и асп. Т.А. Сорита); в ходе апализа цитотоксичности полученных образцов - при проведении совместных исследований с лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (г. Пущино), к.ф-м.н. Г. А. Давыдовой; анализ магнитных характеристик - с группой д.х.н. П.Е. Казнна (каф. неорганической химии химического факультета МГУ), группой в.н.с. В.Н. Никифорова (каф. физики низких температур физического факультета МГУ) и в отделе спектроскопии твердого тела под руководством проф. д.ф-м.н В.Н. Уварова (Институт металлофизики НАНУ Украины).

Публикации и апробация работы. По теме работы имеется 17 публикаций, включая 6 статей в российских и международных журналах. Отдельные части работы представлены на 11 российских и международных конференциях в виде устных и стендовых докладов, в том числе на восьмой Международной конференция по химии твердого тела (Братислава 2008), Московском международном симпозиуме по магнетизму (Москва, 2008), XIV съезде международного гуминового общества (Москва - Санкт-Петербург, 2008), XV1I1 Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007), E-MRS (Страсбург, 2007), ICAS (Москва, 2006), конференции - семинаре «Новые материалы и технологии» (Киев, 2006), па Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2006, 2007, 2008". Обсуждение результатов работы проводилось с академиком Ю.Д.Третьяковым, в

рамках семинаров лаборатории неорганического материаловедения кафедры неорганической химии химического факультета МГУ, в институте химической физики РАН, в ипститутс проблем фундаментального материаловедения НАНУ (г. Киев). Материалы работы использованы при чтении курса лекций «Функциональные материалы» для 5 курса химического факультета и факультета наук о материалах МГУ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 182 страницах машинописного текста, включая 109 рисупков и 25 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 155 наименований. Работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы представленной работы, сформулированы цели и задачи исследования, указаны объекты и методы исследований.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Обзор литературы состоит из семи основных разделов. В первом разделе рассмотрены основные типы кристаллических структур оксидов, гидроксидов железа (ИТ) и основных типов ферритов. Второй и третий разделы посвящены основным методам получения магнитных напочастиц, их стабилизации и поверхностной модификации; особо выделены приёмы, позволяющие создавать различные защитные покрытия, органические и неорганические матрицы, предотвращающие агрегацию напочастиц. Четвёртый раздел посвящеп магнитным свойствам напочастиц; в частности рассмотрены механизмы нагрева наночастиц в переменном магнитном поле. Пятый раздел посвящён обзору перспективных применений магнитных наночастиц в медицине. С анализом перспектив применения мёсссбауэровской спектроскопии при исследовании соединений па основе оксидов железа связан шестой раздел литературного обзора. В седьмом разделе рассматривается биологическая роль и токсичность напочастиц. В заключении сформулирована перспективность выбранного направления исследований и существующие нерешенные проблемы в данной области.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В экспериментальной части описаны основные методы получения и диагностики магнитных наночастиц на основе оксида железа (III).

Получение наночастиц оксидов железа с использованием микроэмульсий

При получении напочастиц оксида железа (III) методом микроэмульсий использовали систему гептан-вода. В качестве мицеллообразующего агента применяли цетилтримстиламмоний бромид СНз(СН2)нН(СНз)зВг (ЦТАБ, Aldrich). При 35 °С и интенсивном перемешивании смешивали две эмульсии, содержащие: (1) Fe(N0j)3'9H20, гептан, дистиллированную воду, 3 масс.% ЦТАБ и (2) - гептан, концентрированный раствор аммиака, дистиллированную воду, 3 масс.% ЦТАБ. Коричневый немагнитный осадок аморфного гидроксида железа (III) отделяли и

многократно промывали небольшими порциями воды и этилового спирта. Затем осадок высушивали на воздухе при 60 °С и отжигали на воздухе при температурах 200 - 1 ООО "С изотермически в течение 20 мин. с последующей закалкой в трубчатой печи Nabertherm или в политермичсском режиме нагрева от комнатной температуры до 350 "С (3 °С/мии) с последующей закалкой на воздух.

Синтез Ферритов со структурой шпинели методом пиролиза аэрозолей

Магнитные частицы шпинелей ZnFe204, LiFe508 и у-Ре203 были получены с использованием метода пиролиза аэрозолей, который позволяет получать химически однородные однофазные материалы в высокодисперсном состоянии [1].

В качестве исходных реагентов для получения фазы ZnFe¿04 брали гранулированный цинк (ч.д.а.) и карбонильное железо (ч.д.а.) в стехиометрическом соотношении, которые растворяли в азотной кислоте для получения 0.25 М нитратного раствора. Для получения фазы LiFe^O» использовали раствор нитратов лития и железа, взятых в мольном соотношении (1:5), с концентрацией 0.25 М. При получении оксида железа (III) использовали раствор нитрата железа (III), к которому добавляли мочевину. Для изоляции натточастиц y-Fc203 в водорастворимой соляной матрице к раствору, содержащему мочевипу и нитрат железа, добавляли хлорид натрия в мольном соотношении 1;Ю. Полученные растворы распыляли с использованием ультразвуковой устаповки (частота ультразвуковых колебаний 2.64 МГц, размер капель аэрозоля 0.5 - 5 мкм), полученный аэрозоль потоком газа -носителя (воздух) со скоростью 500 - 1300 мл/мин поступал в предварительно разогретую печь (250 - 1300 °С). На выходе частицы улавливали при помощи микропористого стеклянного фильтра.

Получение наночастиц y-Fe^O^ стабилизированных олеиновой кислотой

При проведении синтеза на первом этапе к смеси диоюгилового эфира и олеиновой кислоты добавляли карбонил железа Fc(CO)5. Смесь нагревали до Т = 265 °С и изотермически выдерживали в течение одного часа при постоянном перемешивании. Затем смесь охлаждали и добавляли при комнатной температуре триметиламип N-оксид, после чего смесь нагревали до 130 °С и выдерживали в течение двух часов в атмосфере азота, затем температуру реакции медлеппо повышали до Т = 265 °С и изотермически выдерживали в течение 1 часа. Полученный продукт охлаждали до комнатной температуры, промывали этанолом и отделяли осадок центрифугированием, затем растворяли в гексане и оставляли сушить на ночь в атмосфере азота.

Синтез гндратированных оксидов железа (IID

К раствору сульфата железа (II) с концентрацией 0,3 моль/л медленно прикапывали при перемешивании 10% раствор аммиака до рН = 7. В результате образовывался осадок болотно-зелёного цвета («зелёная ржавчина»), который окисляли пропусканием воздуха со скоростью 200 мл/мин для получения лепидокрокита y-FeOOH (бежевый осадок). Осадок отделяли декантацией, многократно промывали деионизированной водой и высушивали. В дальнейшем полученный порошок лепидокрокита подвергали изотермическому отжигу при температуре 250 °С (2 часа) для получения Y-Fe203-

Выделение гуминовых кислот для получения нанокомпозитов

Рис. 1. Предполагаемый структурный фрагмент гуминовых кислот [2]

Гуминовые кислоты (Рис.1) выделяли из коммерческого препарата гумата калия Powhumus™ производства компании Humintech, Германия. Для получения ГК из коммерческого препарата "Powhumus" навсску 50 г препарата растворяли в 5 л воды и оставляли па сутки для осаждения примесей неорганических веществ. Затем раствор декантировали и подкисляли конц. HCl до pH 1-2. Осадок ГК отделяли центрифугированием, затем промывали несколько раз дистиллированной водой. Промытый препарат диализовали, используя мембраны из целлюлозы с диаметром пор 14 кДа, против дистиллированной воды до отрицательной реакции промывных вод на СГ по AgN03. Полученное вещество упаривали на роторном испарителе для получения препарата в твердом виде. Низкое атомное соотношение Н/С, найденное для препаратов ГК лсонардита (окисленный верхний слой бурого угля), говорит о высоком содержании ароматических структур, что характерно для ГК угля. Средневесовая молекулярная масса ГК составила 9300 а.е.м.

Основные диагностические методы

Рснтгенофазовый анализ (РФА) и апализ профиля рентгеновских линий проводили на дифрактомстре с вращающимся анодом Rigaku D/MAX 2500 (Rigaku, Япония) в геометрии Брегга - Брептапо с использованием Си Ка излучения Набор спектров проводили в режиме непрерывного 0 - 20 сканирования при скорости движения детектора 5 °/мин или 1 °/мин и параметром усреднения 0.02 0 по шкале 20. Интервал съемки составлял от 10 до 70 0 по шкале 20. РФА при температурах до 800°С проводили in-situ в той же геометрии и параметрах генератора рентгеновского излучения, что и при фазовом анализе при комнатной температуре. Размеры областей когерентного рассеяния ОКР определяли с использованием формулы Дебая -Шеррера-Сслякова.

Дифференциально-термический и термогравиметрический анализ образцов проводили с использованием термоаналитической системы Pyris Diamond TG-DTA High Temp, фирмы Perkin Elmer в платиновых тиглях. Навески исследуемых образцов составляли 10-15 мг. Образцы нагревали со скоростью 5-10 °С/мин. в интервале температур 20 — 1100 °С на воздухе.

Для исследования микроструктуры образцов методом сканирующей электронной микроскопии использовали цифровой электронный микроскоп Leo Supra 50VP при ускоряющем напряжении 5 - 10 кВ и увеличении - до 200 000х. Для исследования морфологии образцов методом просвечивающей электронной микроскопии использовали микроскоп Н-8100 Hitachi (Рурский университет, г.Бохум, Германия). Ускоряющее напряжение 200 кВ, увеличение до 200 000х. Для исследований в просвечивающем режиме образцы наносили на медную сетку с углеродным покрытием.

Для анализа микроструктуры частиц оксида железа и их агрегатов использовали атомно-силовой микроскоп Solver PRO компании НТ-МДТ (Россия). Капли суспензии наносили на свежий скол слюды, после высыхания образцы анализировали в полуконтактном режиме сканирования поверхности.

Измерение площади поверхности и пористости полученных частиц проводили методом капиллярной адсорбции азота при 1=11 К на приборе Quantachrome NOVA 4200е. Полученные изотермы адсорбции-десорбции были использованы для определения величины удельной площади поверхности образцов по методу BET (Brunauer-Emmett-Teller), а также для оценки объема мезопор и функции распределения пор по размерам по методу BJH (Barrett-Joyner-Halenda). Расчет удельной площади поверхности и функции распределения пор по размерам проводили с помощью программы NovaWin-2.1.

Для измерения размера частиц использовали метод динамического светорассеяния на установках ALV CGS-6010 (Германия) и Zeta-analyzer (Nano ZS, Malvern Instruments, Великобритания), в качестве источника света использовали гелий-неоновый лазер (длина волны излучения 632,8 нм). Измерение ^-потенциала и исследование стабильности частиц полученных образцов в коллоидных растворах проводили с помощью установки Zeta-analyzer.

Для проведения магнитных измерений использовали весы Фарадея с максимальной напряженностью магнитного поля 0,9 Т и SQUID-магиетометр фирмы Quantum Design в полях до 2 Т. Измерения кривых магнитного гистерезиса в обоих случаях проводили при температуре 300 К. Часть измерений проводилась в Институте металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины на вибрационном магнитометре модели "7404 VSM" фирмы "Lake Shore Cryotronics, Inc." (США) в интервале температур 8-420 К и магнитных полях напряжённостью до 1,3 Т.

Эксперименты по мессбауэровской спектроскопии проводили с использованием электродинамического спектрометра Haldor (Германия) с источником 57Со в матрице родия с активностью до 1.1 ГБк. Мессбауэровские спектры в интервале температур 16 - ЗООК получали с использованием гелиевого криостата фирмы Janis (model CCS-850) с температурным контроллером фирмы Lake Shore Cryotronics (model 332). Точность поддержания температуры была не менее 0,1 К. Значения химических сдвигов определяли относительно a-Fe. Спектры обрабатывали с использованием стандартных программных средств.

Определение содержания железа в коллоидных растворах проводили о-фенантролиновым методом после окислительного разложения органической части и растворения оксида железа.

Исследования цитотоксичности наночастиц проводили с культурой фибробластов линии NCTC clon L-929. Клетки культивировали в среде ДМЕМ/Р12 (ПанЭко) (1:1) с добавлением 5% эмбриональной телячьей сыворотки (FBS) (Ну Clone) и 100 Ед/мл пенициллин/стрептомицина в атмосфере 5% С02. Через 24 часа культивирования была проведена визуальная оценка состояния клеток и определена их жизнеспособность. Определение жизнеспособности клеток проводили методом оптической микроскопии на люминесцентном инвертированном микроскопе Axiovert 200 (ZEISS, Германия) путем окрашивания 0.1% раствором трипанового синего (Sigma). Жизнеспособность клеток определяли как отношение неокрашенных красителем (живых) клеток к общему числу клеток в поле зрения. Для определения цитотоксичности материалов был применен МТТ-тсст, основанный на восстановлении бесцветной соли тстразолия (3-[4,5-диметилтиазол-2-ил]-2,5-дифенилтетразолия бромид . МТТ (Sigma)) митохопдриальпыми и цитоплазматическими дегидрогеназами живых метаболически активных клеток с образованием голубых кристаллов формазапа, растворимого в диметилсульфоксиде.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В разделе обсуждение результатов рассмотрены основные подходы к решению поставленных задач и приведена интерпретация полученных результатов. Для достижения поставленных целей в работе проводили последовательно выбор метода синтеза, исследование структуры и морфологии полученных наночастиц, определение магнитных характеристик, модификацию поверхности, определение цитотоксичности полученных материалов.

Формирования магнитных наночастиц с заданными свойствами для различных потенциальных целевых применений невозможно достичь в рамках одного универсального метода; напротив, выполнение этой задачи требует использования определенного набора методов синтеза с последующим анализом фазового состава, микроморфологии, магнитных характеристик и состояния поверхности, что обеспечивает стабильность суспензий наночастиц, эффективность их использования и отсутствие цитотоксичности препаратов. В конечном итоге, корреляции «предыстория получения - химический состав объема частицы и состояние поверхности - фазовый состав / структура - морфология - магнитные свойства» определяют поведение наночастиц в коллоидном растворе и физиологических жидкостях, в том числе во внешних магнитных и электрических полях.

Выбор метода синтеза, исследование структуры и морфологии полученных наночастиц, определение магнитных характеристик проводили для серий образцов, полученных разложением лепидокрокита, разложением и окислением пентакарбонила железа в высококипящем неводном растворителе, методом микроэмульсий, а также пиролизом аэрозолей (таблица 1).

Таблица I. Основные морфологические характеристики полученных наночастиц.

Метод синтеза Синтезируемые фазы Размер частиц /форм, фактор Состояние поверхности и микроморфология

Использование микроэмульсий y-Fe203 Анизотропные частицы 50x20 нм/ агрегаты ~200нм Немодифицироваиа, мезопористая структура

Синтез в иысококипящих неводных растворителях 7-Fe203 Изотропные наночастицы ~ 6-8 нм Поверхность модифицирована олеиновой кислотой, моноразмерные наночастицы

Осаждения гидрагированных оксидов со слоистой структурой y-FeOOH Анизотропные частицы 80 х20 нм Немодифш (ирована, мезонористая структура у-Ре203 после отжиг а

y-FejOj (из y-FeOOH ) Наногрубки 200 х15 нм

Пиролиз аэрозолей ZnFe204 Микросферы —1 -1.5 мкм Немодифицироваиа, наночастицы агрегированы Немодифицироваиа, наночастицы агрегированы

LiFesOs Микросферы ~ 1 - 2 мкм

Композит LiFe508-5NaCl Микросфсры ~ 1 - 2 мкм Наночастицы внутри соляных капсул

Композит y-FejOj-lONaCl Микросферы -1.5-2 мкм Наночастицы внутри соляных капсул; модификация частиц у-Ре20з гуминовыми кислотами

Синтез леинлокрокита

Синтез лепидокрокита

гидратированного оксида железа, обладающего слоистой структурой y-FeOOH (а= 12.50(2), b=3.87(l), с=3.08(3) А) -проводили методом осаждения через стадию формирования «зслСной ржавчины», которую окисляли для получения необходимого продукта. Отжиг при температуре 250 °С в течение 2 часов приводит к получению фазы y-FejOj (Рис. 2) с параметром решетки а~8.334(2) А. В зависимости от скорости окисления гидроксида железа (II) возможно получепие агрегатов частиц как сферической формы со средним размером ~ 60 нм, так и вытянутой «стержневой» формы со средней длиной 80 нм и шириной ~ 15-20 нм.

20 30 40 SO^q 60 70

Pite. 2. Данные РФА для лепидокрокита у-FeOOH - 1) и у- Fe ¡О}, подученного отжигом лепидокрокита при 250X1 в течение 2 часов - 2). Обозначения: * -фаза y-Fe¡0¡; * - фаза у- FeOOH.

При отжиге ленидокроки i а было обнаружено формирование ианоетержней и нанотрубок у-РегОз длиной - 200 им и шириной ~ 10-15 нм, которые обладают развитой системой нор со средним диаметром ~5 нм (Рис. 3).

Получение наночастиц у-РеДК стабилизированных олеиновой кислотой

Синтез изотропных наночастиц магтемита (у-Рс;03) проводили с использованием пентака-рбонила железа, разложение и окисление которого в высококнпящем неводпом растворителе, содержащем стабилизатор олеиновую кислоту -■ позволяет получать частицы необходимою размера и формы.

Данные просвечивающей электронной микроскопии показывают, что при реализации методики, описанной в экспериментальной части, образуются сферические наночастицы размером 6-8 нм (рис. 4)

Мессбауэровский спектр полученных наночастиц продет анляет собой типичный спектр малых суперпарамагнитных кластеров гамма-оксида железа (Рис.5, И,„ = 45.6. ± 0.5 Т). В дальнейшем проводилась гидрофилизания поверхности полученных наночастиц для их перевода в водную фазу, однако использованные подходы не позволили избежать существенной агрегации наночаешц после удаления гидрофобной оболочки олеиновой кислоты.

50 nm

Рис. 3. Данные ГГЭМ Оля обртца ]'-Fe;Oi, полученном отжигом летн)окроки>па при 251! С (2 часа!

Метод микроэмульсий

При синтезе магнитных наночастиц оксида железа (III) продукт, полученный методом микроэмульсий [3J, представлял собой гель коричневого цвета, превращавшийся в немагнитный легкий рыжевато-коричневый порошок после высушивания при комнатной температуре. Па второй стадии синтеза была проведена оптимизация температурно-временпых режимов для получения наночастиц ферромагнитной модификации оксида железа (III).

Рис. 4. Июпражение. полученное с применением ПЭМ ú.w тточастиц ¡'-/•'(■•О). покрытых оболочкой in oteunottoit кне юты.

Ш-

Ж

V

W

ti

Рис. 5. Мессбауч/юнский спектр при Í00 К НШ10Ч1.1С11ЩЦ у-пкешкi ;>iccicht. полученных т FeiCOtK

По данным термического анализа (Рис. 6) потеря массы исходным гидроксидным прекурсором (~10 масс.%) начинается около 45 °С, что связано с десорбцией воды высушенным при комнатной температуре порошком.

Значительная потеря массы (-10 масс.%) также происходит в интервале температур 200 - 320 °С и соответствует разложению гидроксидов железа (III) до оксидов и выгоранию ПАВ. Эти процессы сопровождаются экзотермическим пиком при температуре около 200 °С. В интервале от 350 до 400 °С наблюдается экзотермический пик, который отвечает кристаллизации аморфного прекурсора.

По данным рентгенофазового анализа исходный порошок, полученный методом микроэмульсий, является рентгеноаморф-пым (образец М1). В зависимости от температуры изотермического отжига наблюдается преобладание фазы а-Ре203 или Y-Fe203. Так, при температурах 200300 °С происходит постепенная кристаллизация образца, связанная с потерей воды гидроксидом железа (III) и формирование смеси фаз а-Ре2<Эз и Y-Fe2C>3. Дальнейшее увеличение температуры отжига до 500 °С ведет к значительному увеличению количества высокотемпературной фазы a-Fe203. Так, образец, полученный после отжига при 600 °С и образцы, отожженные при более высоких температурах (1000 "С), представляют собой практически чистую фазу a-Fc203 (Рис. 7). В то же время, в сравнительно узком диапазоне температур 350 - 400 "С удается добиться доминирования магнитной фазы у-Рс20з, которая содержит a-Fc203 лишь в качестве незначительной примеси (Рис. 7), что подтверждается данными РФ А.

Данные мсссбауэровской спектроскопии (Рис. 8) согласуются с результатами РФА. Спектр исходного образца (М1) состоит из одного уширенного дублета с достаточно высоким квадрупольным расщеплением (Д) и химическим сдвигом,

Рис. 6. Кривые термического анализа, полученные при политермическом нагреве исходных продуктов синтеза в микроэмульсиях

28

Рис. 7. Рентгенофазовый ансишз образцов, полученных методом микроэмульсий после кратковременной термообработки (20 мин.) при различных температурах. Обозначения: * - фаза у-Рв20з; 0 - фаза а-РегО;

-ю -so в ю

Скорость [мм/с]

Рис. 8. Мессбауэровские спектры образцов: М1-исходн. Рентгеноаморфный образец , Ш-после отжига при 400 "С. и 700 °С - М7 при Т- 300 К

t^-.-.V

■■■НшаН

■ mI

50nm

Ркг. У. Изображение III )Ml для oôpaiiia. полученного методом мчкро > uyihcuii. носи1 отжига при температуре -НЮ "С.

типичным для катионов Fe \ находящихся в симметричном кислородном окружении. Таким образом, в исходном образце не произошло образование магнитных фаз оксидов железа; по данным РФА он является репт-геноаморфпым (Табл. 2). В спектре образца, отожженного при 400 "С (20 мин.), присутствуют два секстета (Рис. 8). Параметры внешнего секстета "у-Ре^Оч - 1" (Табл. 2) совпадают со значениями, характерными для объемного y-Fc:Oi. для которог о обычно наблюдается один тип сверхтонкой структуры, хотя в шпинели у-Ре^СЬ катионы Fe' находятся как к октаэдричсском, так и в тетраодрическом окружении. Средняя шири-па линии для секстета "y-FejO? - 2" существенно превышает величину Г для "у-Ре2Од -Г', при этом происходит также уменьшение на 3 Тесла параметра IIj,,. В целом ото может

свидетельствовать о наличии ианочастиц меньшего размера по сравнению с теми, отклик от которых соответствует секстету "y-FciOj - 1". Спектр образца после отжига при температуре 700 "С типичен для фазы a-Fe2Oj выше точки Морниа (260 К) [4]. Таким образом, кратковременная изотермическая обработка около 400 "С оптимальна для формирования магнитной фазы y-Fe20;i в рамках данного метода синтеза. Анализ микроморфологии образца y-FciCh с дайной предысторией получения показывает, что при отжиге - 400"С формируются агрегированные эллипсоидные частицы с наибольшим диаметром - 50 им и мезопористой структурой (поры - 6 нм. Рис. 9).

Использование ПАВ при получении образцов оксида железа (111) существенно изменяет поверхностные свойства образцов. Взаимодействие неорганического прекурсора с мицеллообразующнм ПАВ имеет важное значение в формировании мсзопорнстых материалов [5].

Таблица 2.

Сверхтонкие napt iметры Met t tuty ypom кн.х спектров образцов А'//, М4 и М7. измеренных при М>(> К (rï - химический côeue: i: квадруполыюе смещение в спектрах с магнитным расщеплением или квадруполыюе pacuieine-ние (Л) и спектрах с «парамагнитными» компонентами;! 1,„ внутреннее поле на ядре .ж елеза (Тесла) )

Так, магнитный образец после отжига при 400 °С (у-Ре20з) характеризуется площадью поверхности 40 ма/г (Рис.10), которая в два раза больше площади поверхности образца, полученного в тех же условиях без добавления ПАВ, и вполне сопоставима или даже превышает описанные в литературе данные [6]. Среднее значение размеров областей когерентного рассеяния для исследованных образцов находится в диапазоне 15-30 им.

Образец' отжиг Компонент й ~j t: /Д J Г И).(В мм с И.о, 10.5 1 Л, i 5

M1/ мех. Ре3'([1арамаг.) 0.33 0,70 0.53 - 100

М4/ 40()"О y-FcjOi - 1 0.32 0.00 0.55 44.7 71

y-FcjOi - 2 0.32 0.02 0.85 46.7 21>

M7, 700"С a-FciOi (1.39 (1.1 К 0.3(> 51.(1 100

J

l':i mu пор (mil

Pue. Kl. Paenpeih1 leuue iio/i по размеру <h>i ovpautil y-f-'ï-Ot (отжиг при 401) "Cl. pue-i читанное н< ihiiinuis капил.шрнои aihupoiinu iнота. На нетчике причсоены сорГщишшые характеристики ovpa щи ('>) и сопоставлении с контрольным абрищчм, полученным ôet иена пгншашш ПАВ (•)

W

:

-пикт

-5<КМ

(I

И, э

50(10

Рис. II ¡¡ища/мости удельной намагниченности M от магнитного ноля И Ли/ пора и/и y-l-'e-O: (Ш-отжиг при 440 "С).

Данные динамического светорассеяния показывают, что при суспепзнровании частиц, полученных отжигом при 400 "С, в воде при ультразвуковой обработке приводит к получению коллоидного раствора с размером агрегатов частиц 155 ±44 им.

Измерение удельной намагниченности от приложенного поля М(Н) для образна y-FcjOv полученного отжигом при 400 "С, показывает наличие узкой петли гистерезиса. (Рис. 11) с намагниченностью насыщения Ms = 5.55 э.м.е./г и Не =125 0 соответственно.

Пиролиз аэрозолей

Для получения неагрегироваппых (слабоагрсгированиых) магнитных паночастиц магтемита с использованием метода пиролиза аэрозолей были сформированы соляные водорастворимые «микрокапсулы», состоящие из ЫаС! и у-Ь'егО.!. Как и в случае фаз Ь1Нс50* и 7пРс:04, полученных методом пиролиза аэрозолей, конечный порошок представлял собой сферические частицы диаметром - 1-2 мкм. Для композита у-РеЮ.ч - 10ЫаС1 было проведено более детальное изучение микроморфологии с помощью ЮМ, которое показало, что образовавшиеся микросфсры являются полыми (Рис. 12) и их оболочка состоит из наночастиц практически одного и того же размера ~ 10 им, причём увеличение температуры или уменьшение концентрации распыляемого раствора реактора приводит к уменьшению размера микросфср.

l'uc. 12. Микроморфология компотта y-FejOs - lONaCI. полученного при температуре горячен юны Л51) "С.

Данные мессбауэровской спектроскопии показали, что при температурах пиролиза (температурах горячей зоны реактора) 650 - 700 °С (образцы Р650, Р700) образуется маггемит. Различие в оптимальных температурах получения маггемита при пиролизе аэрозолей и при использовании микроэмульсий можно отнести к более неравновесному характеру протекапия процесса пиролиза аэрозолей, поскольку время прохождения капель аэрозоля через горячую зону печи составляет не более Юс.

Дополнительно были проведены низкотемпературпые измерения образца Р650 (рис. 13, Табл. 3), подтверждающие, что дублет при Т = 300 К соответствует фазе у-Ре20з в ультрадисперсном состоянии. При понижении температуры измерения "парамагнитные" при комнатной температуре сигпалы от иопа трехвалентного железа трансформировались в набор линий двух магнитных сверхтонких структур (СТС), характеризующих магнитно-упорядоченное состояние у-Ре203.

Кривые намагниченности для образца Р650, полученного при температуре горячей зоны печи 650 °С, измеренные при температурах 8 и 300 К, демонстрируют (Рис. 14) поведение, характерное для суперпарамагнитных наночастиц, что согласуется с данными Мессбауэровской спектроскопии.

Растворение микрокапсул композита у-БезОз - 10ЫаС1 в воде при использовании ультразвуковой обработки приводит к дезагрегации микросфер, что позволяет получать суспензию, стабильную в течение 2-3 дней.

Скорость, мм/с

Рис. 13. Мессбауэровские спектры для образца Р650 (Рв20з - №ЫаС1, температура пиролиза 650 "С') при различных температурах.

Таблица 3. Сверхтонкие параметры мессбаузровских спектров при температуре 63 К для образца Р650

Компонент § е Нт> Отн. содерж.,

±0.03 мм/с ±0.5Т ±5%

у-РегСЫмагнитн.У-1 0.42 0.04 50.0 45

7-Ре20з(магнитн.)-2 0.43 -0.02 46.6 55

3,0 2,5 2,0 1,5

^ 0,5

а о,о <1-0,5 2-1,0 -1,5 -2,0 -2,5 -3,0

--------

___

-----

---------- ------- ---------- —

и»-* —« — ¡. 1 -29зк -8К-|—

-<— 1

■ \ • —■—1—■—1—■—

-15000-10000 -5000 0 5000 10000 15000 Н.Э

Рис. 14. Магнитные свойства образца у-Р'езОз, полученного методом пиролиза аэрозолей из водно-нитратной смеси при температура горячей зоны 65СРС (образец Р650).

Даши.ic динамического светорассеяния подтверждают эффективность ультразвуковой обработки. Средний размер агрегатов частиц композита, растворенного в воде, составляет 0.9 мкм, тогда как ультразвуковая обработка приводит к дроблению микросфер и образованию агрегатов значительно меньшего размера, - 40 им (Рис. 15); эта фракция может быть выделена (остается в растворе) с помощью центрифугирования. Микрофотографии для образца композита y-FcjOi - lONaCl, полученного при температуре горячей зоны 650 "С, после удаления солевой матрицы подтверждают данные динамического светорассеяния, поскольку в результате выеуш состоящие из ианочастиц с размером - 10

Рис. 15. Данные динамический) счеторассеятш д.ш опрегща Fe;Oi - IDNtiCI (температура пнро.шш 650 "Cl.

шаиия порошка формируются агрегаты, им.

Стабилизация суспензий магнитных ианочастиц гуминовымн кислотами

Для увеличения стабильности магнитной суспензии на основе ианочастиц у-Ре20.1 использовали гуминовые кислоты. Композит у-Рс20з - 10№С1, полученный при температуре пиролиза 650 "С (образец Р650) суспензировали в предварительно приготовленном коллоидном растворе гумнповых кислот (ГК). в которых средний размер глобул ГК составил по данными динамического светорассеяния 145±55 им. Раствор подвергали УЗ - обработке при температуре 40 "С в течение 20 минут, необходимой для разрушения микросфср и получения стабильной в течение 1-2 недель суспензии (образец ГК+Р650). Концентрация композита у-Ре203 - 10ЫаС1 в растворе составляла 200 мг/л. На микрофотографиях (Рис.16) присутствовали иапочастицы с размером около 5 им.

Рис. I й Микрофотографии овра ¡цч ГК+ Р650 (высушенная надотдочшт жидкость!

-15 -10 -5 0 5 10 15 Скорость мм/с Рис. 17. MeccÔayipottfKim спектр при температуре 77 К для обрепца ГК+Р650.

Таблица 4. Сверхтонкие параметры мессбауэровскга спектров при температуре 77 К для образца ГК+Р650

Образец Компонент 6 Е г Мш, А,

±0.03 мм/с ±0.5Т ±5%

ГК+Р650 у-Ь'е20з - 1 0.50 0.00 0.78 45.4 33

Г-РегОз - 2 0.51 00.0 0.78 48.7 46

Г-Ре203 - 3 0.52 0.00 0.78 39.9 21

Анализ концентрации железа после 10 дией хранения суспензии при комнатной температуре показал, что 25% от всего внесенного железа остается в надосадочном коллоидном растворе, а после дополнительного центрифугирования в нем все еще остается 15% железа, что свидетельствует о захвате магнитных ианочастиц разветвленной структурой ГК.

Мессбауэровские спектры для образца ГК+Р650 при комнатной температуре демонстрируют дублет, который при охлаждении переходит в секстет, характерный для у-Ре203, что говорит о суперпарамагпитном поведении частиц маггсмита, ассоциированных с ГК (Рис. 17, Табл. 4).

Агрегативная устойчивость коллоидных систем определяется рядом факторов, в том числе наличием электростатических сил отталкивания и сольватацией частиц. Для измерения агрегативной устойчивости суспензий в растворах были получены значения электрокинстического потенциала (^-потенциала), которые представлены в таблице 5.

Очевидно, что гуминовые кислоты в водных растворах представляют собой полианионы, которые первоначально могут электростатически взаимодействовать с положительно заряженными наночастицами оксида железа (III). Такое взаимодействие может вызывать коагуляцию суспензии, однако в настоящей работе при заданных соотношениях наночастиц и ГК, напротив, происходила стабилизация коллоидной системы. Это свидетельствует о том, что функциональные группы ГК занимают все доступные для координации места на поверхности наночастиц, то есть более мелкие наночастицы «окутываются» полианионом, поглощаясь «дендритоподобной» структурой ГК, содержащей карбоксильные и другие функциональные группы, значительно более сильно координирующие Ре3+ по сравнению с молекулами воды. В результате отрицательный заряд нанокомпозита создаётся за счет диссоциации «внешпих» функциональных групп ГК, не свя-

100

1000

10000

1,0

0,5

«0,0 «

5 1.0 £

£>0,5

3 о.о я

<о

5 1

К

0,5

0,0

А • ■

' 1

Т \

А

V

оооаоооооооаооооооооооо-

/\

/ \

• -3

100

1000

(1. нм

10000

Рис.18. Данные динамического светорассеяния для различных образцов ГК, (1) исходные магнитные наночастицы железа после центрифугирования, 640 ±15 нм, (2) ГК в растворе, с1= 146 ± 54 нм, (3) стабильная суспензия наночастиц оксида железа, стабилизированных ГК, <1- 145 ± 60 нм.

Таблица 5. Значения потенциала для различных систем

Система Концентрация ¡;- потенциал, мВ рН дисперсионной среды Размер частиц, нм

Водный раствор композита Р650 в воде 200 мг/л 25 ±5 5.6 40 ±15

Раствор ГК 100 мг/л -48± 8 6.4 145 ±55

Раствор ГК (100 мг/л)+Р650 Концентрация композита Р650 - 200 мг/л -66 ±9 6.1 145±60

занных с поверхностью наночастиц, что и обуславливает наблюдающиеся значения ^-потенциала. Связываясь с поверхностью наночастиц, ГК могут повышать гидрофилыюсть полученных нанокомпозитов, которые тем самым стабилизируются в водной фазе.

О «внедрении» наночастиц в ГК также свидетельствует данные Рис. 16-18. Действительно, по данным динамического светорассеяния при взаимодействии ГК с наночастицами определяемый средний размер частиц суспензии изменяется незначительно и в коллоидном растворе не присутствует дополнительная фракция введенных наночастиц. При 77 К мессбауэровский спектр нанокомпозита описывается тремя секстетами, два из которых, как и в случае исходного образца у-Ре20з - 10ЫаС1, могут отвечать за магнитный обмен между «нанокластерами», из которых состоит образец, а третий, новый спектральный компонент, может быть связан с взаимодействием ГК с поверхностью высокодисперсной магнитной фазы (Рис. 17, Табл. 4). На микрофотографиях просвечивающей электронной микроскопии видно (Рис. 16), что отдельные наночастицы за счет взаимодействия с ГК формируют ассоциаты с размером 20-40 нм.

Таким образом, применение ГК позволяет получать суспензии, содержащие магнитные наночастицы, стабильные в коллоидном растворе в течение длительного времени. При этом, по всей видимости, стабилизация достигается за счёт внедрения наночастиц в разветвленную полифункциональную структуру ГК.

Для измерения токсичности наночастиц к культивируемым клеткам часть среды замещали на суспензию из наночастиц в соотношении суспензия: культу-ральная среда 1:10, 1:30 и 1:100, соответственно. Полученные результаты (Рис.19) свидетельствуют об отсутствии цитотоксичности как гуминовых кислот, так и нанокомпозитов магнитных наночастиц, стабилизированных гуми-новыми кислотами, в отношении модельных клеточных культур. рис_ /9, Зависимость оптической плотности в МТТ -Увеличение интенсивности окраски тесте от природы и концентрации вводимой в МТТ- тесте через 48 часов по суспензии. ДШМ+у-Ре303-ШС1 (1), ГК (2), ГК+ сравнению с сутками объясняется у-^Оз-ЫаС! (3)

ЕЯ" через 24 часа цщщ - через 48 часов

— 1:10

— 1:100 1Ш]2о%дмсо

Образцы

ростом количества клеток. Полученные данные позволяют утверждать, что использование ГК в сочетании с магнитоактивным компонентом позволяет проводить разработку новых классов наноматериалов для биомедицинских целей.

Использование нового типа органического модификатора наночастиц в виде гуминовых кислот позволяет решить несколько проблем. ГК обладают разветвленной молекулярной структурой, допускающей внедрение не только одной, но и нескольких наночастиц, формирующих распределенный ассоциат, по размеру соответствующий размеру исходной глобулы ГК. Это позволяет стабилизировать наночастицы и водные суспензии на их основе, а также искусственно контролировать магнитные свойства таких нанокомпозитов за счет изменения соотношения ГК и внедренных наночастиц. Дополнительными преимуществами ГК является (1) отсутствие явно выраженной цитотоксичности для них в исходном состоянии, а также после образования нанокомпозита с магнитными наночастицами оксида железа, (2) возможность варьирования размера глобул ГК, содержащих ассоциаты магнитных наночастиц, за счет изменения молекулярной массы или структуры ГК, (3) возможность химической модификации ГК и, соответственно, магнитных нанокомпозитов, за счет наличия у ГК различных по природе функциональных групп. Следует также отметить, что ГК являются доступным и недорогим веществом природного происхождения, что делает целесообразным получение новых магнитоактивных препаратов на основе ГК и наночастиц оксидов железа.

ВЫВОДЫ

1. Проведен систематический анализ оптимальных условий получения магнитных наночастиц оксида железа (III) с контролируемыми размерно морфологическими характеристиками. Установлено, что микроструктура полученных материалов в существенной степени зависит от предыстории получения и определяется агрегатной структурой частиц. Показано, что для получения монодисперсных наночастиц у-Ре203, стабилизированных олеиновой кислотой, оптимальным является метод разложения карбонила железа в высококипящих неводных растворителях. В тоже время, формирование низкотемпературной модификации оксида у-РегОз в виде ансамблей слабоагрегированных наночастиц возможно при использовании гетерогенных систем «жидкость-жидкость» (микроэмульсии) и «жидкость - газ» (аэрозоли) в температурном диапазоне 400-650 С, при этом содержание у-РегОз зависит от режима термообработки.

2. Оптимизированы методики формирования наночастиц у-Ре203 сложной морфологии. Установлено, что эффективным способом получения анизотропных наночастиц y-Fe^ с мезопористой структурой (диаметр пор ~ 5 нм) является термическая обработка лепидокрокита y-FeOOH при температурах Т « 200 °С, а также отжиг гидратированного оксида железа, синтезированного с использованием микроэмульсий в присутствии цетилтриметиламмоний бромида в качестве поверхностно-активного вещества.

3. Разработана методика и оптимизированы параметры синтеза магнитных наночастиц оксидов железа в водорастворимых соляных гранулах с использованием пиролиза аэрозолей, что позволило получить магнитные наночастицы в диапазоне размеров 10-100 нм в виде водных суспензий.

4. Методом меесбауэровской спектроскопии изучено локальное окружение катионов железа и магнитные характеристики фазы y-Fc203 в форме наночастиц и их агрегатов с различной предысторией. Показано, что в магнитоупорядочениой области сверхтонкие параметры магнитной зеемановской структуры спектров зависят от дисперсности магнитных частиц, что свидетельствует о корреляции микроструктурных и магнитных характеристик полученных материалов, зависящих, в свою очередь, от особенностей их синтеза.

5. Разработана методика получения и изучены физико-химические характеристики фазы y-FejOj, стабилизированной гуминовыми кислотами. Показано, что использование гуминовых кислот позволяет получать стабильные суспензии за счёт внедрения наночастиц в их структуру.

6. Проведен анализ цитотоксичности магнитных наночастиц и их нанокомпозитоп с гуминовыми кислотами. Показано, что полученные нанокомпозиты не являются цитотоксичными для клеточной культуры фибробластов, что открывает возможности разработки новых биологически-активных магнитных препаратов на основе оксида железа (111).

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов к.х.п. Е.А. Ерёминой, проф. И.П. Суздалеву, д.х.п. Ю.В. Максимову, в.н.с. В.Н. Никифорову, к.ф.-м.н. Г.А. Давыдовой, проф. КВ. Перминовой и асп. Т.А. Соркиной, к.х.п. И.А. Преснякову, д.х.л. О.Д. Горбенко, д.ф.- м.н. Л.И. Рябовой, к.х.н. А.В. Кнотько, к.х.н. О.Ю. Шляхтину, к.х.н. А.В. Гаршеву, A.JI. Дубову. Отдельную благодарность автор выражает академику РАН Ю.Д. Третьякову за плодотворное обсуждение различных аспектов работы.

Цитируемая литература

1. D. К. Kim, М. Mikhaylova, Y. Zhang, and М. Muhammed. Protective Coating of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles // Chem. Mater. 2003. V. 15. P. 16171627

2. D. KJcinhcmpel Ein Beitrag zur Theorie des Huminstoffzustandes // Albrecht-Thaer-Archiv. 1970. V. 14. P. 3.

3. J. Vidal-Vidal, J. Rivas, M.A. L'opez-Quintela. Synthesis of monodisperse maghemite nanoparticles by the microemulsion method // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2006 V.288. P. 44-51

4. M. Mashlan, R. Zboril, L. Machala, M. Vujtek, J. Walla, K. Nomura. MOssbaucr spectroscopy in study of thermally induced crystallization of amorphous Fe203 nanoparticles // J. of metastable and nanocrystalline materials. 2004.V. 20-21. P. 641-647

5. K.S. Napolsky, A.A. Eliseev, A.V. Knotko, A.V. Lukahsin, A.A. Vertegel, Yu.D, Tretyakov. Preparation of ordered magnetic iron nanowires in the mesoporous silica matrix. //J. of Materials Science and Engineering, V. 23.2003.P. 151-154

6. J. Qiu, R. Yang, M. Li, N. Jiang. Preparation and characterization of porous ultrafine Fe203 particles, Materials Research Bulletin.// J. of Materials Research Bulletin, V. 40, 2005, 1968 - 1975 Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. О.С. Петрова, А.Е. Чеканова, Е. А. Гудилип, Д.Д. Зайцев, Г.П. Муравьёва, Ю.В. Максимов, Ю.Д. Третьяков, Синтез и характеризация мезопористых наночастиц у-Ре203 // Альтер. Энергетика и Экология, 2007, №1, с. 70-73

2. О.С. Петрова, Е. А. Гудилин, А.Е. Чеканова, А.В. Кнотько, Г.П. Муравьёва, Ю.В. Максимов, В.К. Имшенник, И.П. Суздалев, Ю.Д. Третьяков, Получение мезопористых наночастиц у-Ре203 с использованием микроэмульсий // ДАН,

2006, т.410, №5, С. 1-5

3. И.П.Суздалев, Ю.В. Максимов, В.К. Имшенник, С.В. Новичихин, В.В. Матвеев, Е.А. Гудилин, А.Е. Чеканова, О.С. Петрова, Ю.Д. Третьяков, Оксиды железа в нанокластерном состоянии. Методы синтеза, структура и свойства //Российские нанотехнолоши, 2007, т.2, № 5-6, С.73-84

4. Е.А. Еремина, А.Е. Чеканова, А.П. Казин, М.Н. Румянцева, П.Е. Казин, Ю.Д. Третьяков, Физико-химические свойства высокодиспсрного ZnFc204, полученного методом пиролиза аэрозоля раствора нитратов железа и цинка // Нсорг.Мат., 2007, т.43, №8, С. 956-962

5. А.Е. Чеканова, A.JI. Дубов, Е.А. Гудилин, Е. А. Ерёмина, А.В. Кнотько, А.Г. Вересов, Д.Д. Зайцев, Ю.Д.Третьяков, Иммобилизация магнитных наночастиц LiFesOg в водорастворимых микрокапсулах // Альтер. Энергетика и Экология,

2007, т.8, №52, С.34-36

6. А.Е. Chekanova, Y.Y. Philippov, Е.А. Goodilin, Е.А. Eremina, O.S. Volkova, K.V. Klimov, A.G. Veresov, Y.V. Syrov, A.N. Vasiliev, Y.D. Trctyakov, Application of nanostructured ASP precursors for processing СаСиМщОп CMR ceramics // Int. J. Applied Ceramic Technology, 2006, V. 3, N 4, P.259-265.

7. А.Е. Чеканова, О.С. Петрова, Е.А. Гудилин, Е.А.Ерёмина, Ю.Д. Третьяков, Синтез магнитных наночастиц в соляной капсуле с помощью пиролиза ультразвуковых аэрозолей // Конференция молодых ученых «Новые материалы и технологии». Киев, Украипа, 16-17 ноября 2006 г. С. 476

8. О.С. Петрова, Е.А. Гудилин, А.Е. Чеканова, Ю.Д. Третьяков, М. Фишер, У. Симон, Синтез и свойства магпитпых наночастиц y-Fe203 // Конференция молодых ученых «Новые материалы и технологии». Киев, Украипа, 16-17 ноября 2006 г. С. 100

9. A.M. Popov, Т.А. Labutin, А.А. Gorbatcnko, N.B. Zorov, А.Е. Chekanova, O.V. Usovich, LEI with laser sampling for Li-ferritc analysis // ICAS - 2006, Moscow, Russia, June 25- 30, 2006, P.79.

10. А.Е. Чеканова Синтез высокодисперсных магнитных частиц с использованием метода пиролиза аэрозолей // Сборник тезисов «Ломоносов» 12-15 Апреля 2006г., С. 476

11. А.Е. Чеканова Синтез капсулированных наночастиц y-Fe203 //Сборник тезисов «Ломоносов» Апрель 11-14,2007г., С. 476

12. А.Е. Chekanova, O.S. Petrova, A.L. Dubov, Е.А. Goodilin, E.A. Eremina, D.D. Zaytsev, A. Birkner, Yu.D. Tretyakov, Magnetic nanoparticles incapsulated in sodium chloride microspheres // E-MRS Spring meeting, May 28 to June 1, 2007, Strasbourg, France (Symposium K)

13. А.Е.Чсканова, А.Л. Дубов, О.С. Петрова, Е.А. Гудилин, Е.А. Ерёмина, Ю.Д. Третьяков, Инкапсулирование напочастиц y-Fe203 в водорастворимых гранулах для биомедицинский применений // XVIII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, (Секция - Химия материалов, наноструктуры и нанотехнологии), Москва, 23-28 Сентября 2007, С. 598

14. А.Е. Чекапова, Получение и применение биосовместимых магнитных паночастиц // Сборник тезисов «Ломоносов» Апрель 11-14,2008, С. 476

15. Chekanova А.Е., Dubov A.L., Petrova O.S., Goodilin E.A., Eremina E.A., Maksimov Yu.V., Nikiforov V.N., Trctyakov Yu.D., Magnetic gamma- iron oxide nanoparticles for biomedical applications // Book of abstracts of MISM 08, Moscow, June 20-25, 2008 P. 258

16. A.E. Chekanova, A.L. Dubov, O.S. Petrova, E.A. Goodilin, E.A. Eremina , Yu.V. Maksimov, Yu.D. Tretyakov, Synthesis and investigation of water soluble microspheres with incapsulated iron oxide nanoparticles.// Book of abstracts of 8-th SSC, Bratislava, July 6-11, 2008 P.216

17. A. Chekanova, T. Sorkina, A. Dubov, E. Goodilin, N. Kulikova, 1. Pennonova, Humic substanccs as stabilizing agents for superparamagnetic nanoparticles // Proceedings of the 14-th Meeting of International Humic Substances Society, Moscow-Saint Petcrburg, Russia, September 14-19, 2008, P.585

Подвиоаяр в нвчаяь 2410.2008 г. Печать на ризографе. Тираж 100 эю. Заказ № Í343- Объем 1,3 п.л. Ошвчатано в типографии ООО "Алфавит 2000", ИНН: 7718532212, f. Москва, ул. Маросейка, д.6/8, стр. 1, т. 623-08-10, www.alfavit2000.ru

, - * ъ О J

Ч J

л

2007516601

1. Введение.

2. Литературный обзор.

2.1. Основные типы кристаллических структур оксидов, гидроксидов железа и ферритов

2.1.1.Структура гидратированных оксидов.

2.1.2. Структура оксидов.

2.1.3. Структура гексаферритов.

2.2. Основные методы получения магнитных наночастиц.

2.3. Стабилизация и поверхностная модификация магнитных наночастиц.

2.3.1. Защитные покрытия.

2.3.2. Неорганические матрицы.

2.3.3. Органические матрицы.

2.3.4. Гуминовые вещества.

2.4. Магнитные свойства наночастиц.

2.4.1. Механизмы нагрева магнитных частиц.

2.4.2. Электрические и магнитные свойства соединений на основе оксидов железа.

2.4.3. Магнитное упорядочение в материалах на основе оксидов железа.

2.5. Перспективы применения магнитных наночастиц в медицине.

2.5.1. Метод гипертермии.

2.5.2. Адресная доставка лекарств.

2.5.3. Магнитное сепарирование.

2.6. Использование мессбауэровской спектроскопии при исследовании соединений на основе оксидов железа.

2.7. Биологическая роль и токсичность наночастиц.

3. Экспериментальная часть.

3.1. Методы синтеза.

3.2. Модификация поверхности наночастиц гуминовыми кислотами.

3.3. Методы исследования.

4. Обсуждение результатов.

4.1. Сравнительный анализ экспериментальных методик получения магнитных наночастиц.

4.1.1. Синтез магнитных наночастиц методом микроэмульсий.

4.1.2. Синтез магнитных наночастиц методом кристаллизации из стеклообразных матриц.

4.1.3. Синтез магнитных наночастиц разложением соединений железа в высококипящих неводных растворителях.

4.1.4. Получение магнитных наночастиц методом соосаждения.

4.1.5. Синтез магнитных наночастиц пиролизом аэрозолей.

4.2 Модификация поверхности магнитных наночастиц гуминовыми кислотами.

4.2.1. Модификация поверхности гуминовыми веществами.

4.2.2. Измерение агрегативной устойчивости коллоидных растворов.

4.3. Определение токсичности наночастиц.

4.4. Магнитная структура и потенциальные применения магнитных наночастиц.

5. Выводы.

Актуальность работы. Современные исследования в области неорганической химии и химии твердого тела свидетельствуют о широких перспективах практического использования магнитных наноматериалов. Наиболее ожидаемым является использование наночастиц в биологии и медицине, в частности для гипертермии, векторной доставки лекарств, разделения физиологически—активных веществ, введения магнитных диагностических меток. В связи с этим несомненно актуальной является систематическая разработка новых и оптимизация существующих экспериментальных подходов, воспроизводимо обеспечивающих достижение ряда важнейших характеристик магнитных наночастиц, таких как: заранее заданные химический и фазовый состав, предопределяющие основные структурные, физические и токсикологические особенности наночастиц; размер наночастиц, обуславливающий величину намагниченности насыщения, коэрцитивной силы и возможность проникновения наночастиц в ткани организма; тип модификации поверхности, определяющей возможность сопряжения с белковыми молекулами или формирования дополнительной защитной оболочки с заданными функциональными характеристиками; анизотропию формы частиц, которая изменяет эффективность магнетокалорического нагрева и гидродинамические условия переноса в кровяном русле и других физиологических жидкостях; мезопористая структура, существенно изменяющая площадь поверхности и сорбционную емкость.

Следует также отметить, что для существующих методик получения магнитных . наночастиц острой проблемой является предотвращение их агрегации, что в существенной степени нивелирует потенциальные преимущества использования материалов в ультрадисперсном состоянии. Одним из способов решения этой задачи является создание композитов «матрица-наночастицы», в которых наночастицы не претерпевали бы агрегации и других процессов «старения», а при растворении высвобождались бы с сохранением химического и фазового состава. В качестве отдельной задачи можно рассматривать также создание суспензий поверхностно-модифицированных частиц или частиц типа «ядро-оболочка», которые одновременно позволяли бы осуществлять дальнейшую модификацию частиц, например, их сопряжение с биологическими молекулами, лекарственными препаратами и т.д.

Целью настоящей работы являлось установление основных физико-химических закономерностей получения биосовместимых магнитных наноматериалов с заданными свойствами на основе оксидов железа (III). При этом объектами исследования являлись нетоксичные магнитные наночастицы оксидов и гидратированных оксидов железа (III), а также ряд ферритных фаз, ZnFe204, LiFe50]2, SrFei20i9, и нанокомпозиты на основе магнитных наночастиц с гуминовыми кислотами (ГК)

Для достижения основной цели работы решали следующие задачи:

1) установление оптимальных условий синтеза магнитных наноматериалов на основе оксидов железа (III) с заданным размером частиц и фазовым составом;

2) изучение микроструктурной организации материалов на основе Fe203, ZnFe2C>4, LiFesOg, FeOOH в зависимости от предыстории получения;

3) анализ изменений кристаллической структуры, локального кислородного окружения железа, а также магнитной структуры фазы y-Fe203 с различной предысторией получения в форме наночастиц и их агрегатов;

4) поиск биосовместимых стабилизаторов для получения суспензий магнитных частиц.

В настоящей работе осуществлены поиск и разработка методов синтеза магнитных наноматериалов на основе оксида железа (III), проведена их физико-химическая, микроструктурная аттестация, проанализирована цитотоксичность важнейших образцов. Для большинства существующих методик получения магнитных наночастиц острой проблемой является предотвращение их агрегации, которая в существенной степени нивелирует потенциальные преимущества использования материалов в ультрадисперсном состоянии. Одним из способов решения этой задачи является изоляция наночастиц в инертных матрицах, в которых они не претерпевают агрегацию, «старение» и могут контролируемо высвобождаться с сохранением химического и фазового состава. В настоящей работе для решения данной проблемы были использованы водорастворимые солевые матрицы. В качестве отдельной задачи рассматривали создание суспензий поверхностно-модифицированных частиц, которые позволяли бы осуществлять их сопряжение с биологически активными молекулами, лекарственными препаратами и т.д. В работе для решения этой задачи использовали гуминовые кислоты — полифункциональные высокомолекулярные вещества природного происхождения с разветвленной молекулярной структурой.

Отказ от использования в настоящей работе стандартной методики соосаждения для получения наночастиц РезОд из водных растворов и акцент на поиск оптимальных методик синтеза наночастиц и нанокомпозитов на основе низкотемпературной фазы у-Fe203 связаны с необходимостью минимизации неконтролируемых воздействий, которые может оказывать на наночастицы биологическая среда при их использовании в медицинских целях (и наоборот). Так, смешанный оксид железа Fe3Ü4 может окисляться вплоть до оксида железа (III), что может приводить к его повышенной (нежелательной) б химической активности в организме, а также изменению функциональных характеристик до уровня оксида железа (III). Из двух модификаций оксида железа (III) — высокотемпературной и низкотемпературной — только у-РегОз обладает приемлимыми магнитными характеристиками, поэтому разработка подходов по ее синтезу в лабораторных условиях представляет фундаментальный интерес как пример процессов получения метастабильных форм функционально-значимых материалов.

Научная новизна работы может быть сформулирована в виде следующих положений, которые выносятся на защиту. В частности, в работе впервые: проведен сравнительный анализ методов получения магнитных наночастиц, включая микроэмульсионный синтез, пиролиз аэрозолей, синтез в высококипящих неводных растворителях и разложение гидратированных оксидов железа со слоистой структурой; разработаны методики получения изотропных магнитных наночастиц в водорастворимых соляных капсулах, а также анизотропных магнитных наночастиц; с помощью мессбауэровской спектроскопии изучено локальное кислородное окружение железа и магнитные характеристики фазы у-Ре2Оз с различной предысторией получения в форме наночастиц и их агрегатов; установлены корреляции микроструктурных и магнитных характеристик полученных материалов в зависимости от особенностей их синтеза; разработана методика получения и изучены физико-химические характеристики нанокомпозитов на основе магнитных наночастиц, у-РегОз, стабилизированных гуминовыми кислотами; исследована биосовместимость нанокомпозитов на основе магнитных наночастиц у-РегОз и гуминовых кислот, играющих роль стабилизирующих агентов в формировании суспензий магнитных частиц, а также защитной оболочки.

Практическая важность работы определяется тем, что в результате исследований: проведена оптимизация условий и методов получения, магнитных наночастиц с контролируемым составом и микроморфологией с использованием различных приемов химической гомогенизации, а также определены их физико-химические и магнитные характеристики. В частности, разработана оригинальная методика получения инкапсулированных наночастиц оксида железа (III) в нетоксичных водорастворимых гранулах (микрокапсулах), которые можно хранить в течение длительного времени, а при приготовлении суспензии варьировать концентрацию коллоидного раствора и электролитный состав раствора. осуществлен систематический анализ данных мессбауэровской спектроскопии для магнитных наночастиц с различной агрегатной структурой, показана эффективность комбинированного подхода по совместному использованию методов исследования структур ближнего и дальнего порядка для ультрадисперсных частиц на основе оксида железа (III). Полученный опыт может быть использован для интерпретации результатов аналогичных экспериментов в других системах. проведена химическая модификация поверхности наночастиц гуминовыми кислотами. Полученные препараты являются нетоксичными и биосовместимыми, в связи с чем могут найти широкое применение в медицине.

Работа выполнялась в соответствии с планами проектов РФФИ 04-03-32183-а, 04-03-32827-а, 05-03-08215-офиа, 07-02-01513-а, а также в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по государственному контракту № 02.513.11.3119 «Разработка методик получения нанокомпозитов биомедицинского назначения на основе ферритов с заданными микроморфологией и. магнитными характеристиками».

Личный вклад автора. Основная экспериментальная часть работы выполнена в 2006-2008 гг. совместно с сотрудниками, аспирантами и студентами факультета наук о материалах и лаборатории неорганического материаловедения кафедры неорганической химии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. В работе использованы материалы, полученные как автором лично, так и в результате сотрудничества: в части использования мессбауэровской спектроскопии для характеризации полученных образцов - с лабораториями проф. И.П. Суздалева (ИХФ РАН) и проф. П.Б. Фабричного (к.х.н. И.А. Пресняков и к.х.н. A.B. Соболев, кафедра радиохимии химического факультета МГУ); в части использования гуминовых кислот — в сотрудничестве с лабораторией физической органической химии кафедры органической химии химического факультета МГУ (проф. И.В. Перминова и асп. Т.А. Соркина); в ходе анализа цитотоксичности полученных образцов — при проведении совместных исследований с лабораторией роста клеток и тканей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (г. Пущино), к.ф-м.н. Г.А. Давыдовой; анализ магнитных характеристик — с группой д.х.н. П.Е. Казина (каф. неорганической химии химического факультета МГУ), группой в.н.с. В.Н. Никифорова (каф. физики низких температур физического факультета МГУ) и в отделе спектроскопии твердого тела под руководством проф. д.ф-м.н В.Н. Уварова (Институт металлофизики НАНУ Украины).

Публикации и апробация работы. По теме работы имеется 17 публикаций, включая 6 статей в российских и международных журналах. Отдельные части работы представлены на 11 российских и международных конференциях в виде устных и стендовых докладов, в том числе на восьмой Международной конференция по химии твёрдого тела (Братислава 2008), Московском международном симпозиуме по магнетизму (Москва, 2008), XIV съезде международного гуминового общества (Москва - Санкт-Петербург, 2008), XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Москва, 2007), E-MRS (Страсбург, 2007), ICAS (Москва, 2006), конференции — семинаре «Новые материалы и технологии» (Киев, 2006), на Международных конференциях студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2006, 2007, 2008". Обсуждение результатов работы проводилось с академиком Ю.Д.Третьяковым, в рамках семинаров лаборатории неорганического материаловедения кафедры неорганической химии химического факультета МГУ, в институте химической физики РАН, в институте проблем, фундаментального материаловедения НАНУ (г. Киев). Материалы работы использованы при чтении курса лекций «Функциональные материалы» для 5 курса химического факультета и факультета наук о материалах МГУ.

Структура работы. Диссертационная работа изложена на 182 страницах машинописного текста, иллюстрирована 112 рисунками и 26 таблицами, включая L таблицу и 5 рисунков приложения. Список цитируемой литературы содержит 155 ссылок. Работа состоит из введения, 7 глав, включая литературный обзор, описание материалов, методов исследования и обсуждение результатов, а также выводов, списка литературы и приложения. Во введении обсужден выбор объектов и показана актуальность темы исследования, а также сформулированы основные положения, составляющие новизну и практическую значимость работы. Выводы обобщают основные результаты, достигнутые в процессе выполнения работы. Список литературы, необходимый для углубленного анализа и корректной интерпретации обсуждаемого в работе материала, включает наиболее известные литературные обзоры и монографии, посвященные проблеме биологически совместимых магнитных наноматериалов, а также ряд наиболее значимых оригинальных статей. В приложении представлен материал по микроструктурам оксидов и гидратированных оксидов железа; сенсорным свойствам феррита цинка; эволюции микроструктуры при изменении параметров синтеза с использованием пиролиза ультразвуковых аэрозолей; микрофотографии клеточных культур, использовавшихся для проверки токсичности наночастиц оксидов железа (III).

5. Выводы

1. Проведен систематический анализ оптимальных условий получения магнитных наночастиц оксида железа (III) с контролируемыми размерно морфологическими характеристиками. Установлено, что микроструктура полученных материалов в существенной степени зависит от предыстории получения и определяется агрегатной структурой частиц. Показано, что для получения монодисперсных наночастиц у- РегОз, стабилизированных олеиновой кислотой, оптимальным является метод разложения карбонила железа в высококипящих неводных растворителях. В тоже время, формирование низкотемпературной модификации оксида у- РегОз в виде ансамблей слабоагрегированных наночастиц возможно при использовании гетерогенных систем «жидкость-жидкость» (микроэмульсии) и «жидкость - газ» (аэрозоли) в температурном диапазоне 400-650 °С, при этом содержание у-РегОз зависит от режима термообработки.

2. Оптимизированы методики формирования наночастиц y-Fei03 сложной морфологии. Установлено, что эффективным способом получения анизотропных наночастиц у- РегОз с мезопористой структурой (диаметр пор ~ 5 им) является термическая обработка лепидокрокита y-FeOOH при температурах Т ~ 200 °С, а также отжиг гидратированного оксида железа, синтезированного с использованием микроэмульсий в присутствии цетилтриметиламмоний бромида в качестве поверхностно-активного вещества.

3. Разработана методика и оптимизированы параметры синтеза магнитных наночастиц оксидов железа в водорастворимых соляных гранулах с использованием пиролиза аэрозолей, что позволило получить магнитные наночастицы в диапазоне размеров 10-100 нм в виде водных суспензий.

4. Методом мессбауэровской спектроскопии изучено локальное окружение катионов железа и магнитные характеристики фазы y-Fe203 в форме наночастиц и их агрегатов с различной предысторией. Показано, что в магнитоупорядоченной области сверхтонкие параметры магнитной зеемановской структуры спектров зависят от дисперсности магнитных частиц, что свидетельствует о корреляции микроструктурных и магнитных характеристик полученных материалов, зависящих, в свою очередь, от особенностей их синтеза.

5. Разработана методика получения и изучены физико-химические характеристики фазы у- FC2O3, стабилизированной гуминовыми кислотами. Показано, что использование гуминовых кислот позволяет получать стабильные суспензии за счёт внедрения наночастиц в их структуру.

6. Проведен анализ цитотоксичности магнитных наночастиц и их нанокомпозитов с гуминовыми кислотами. Показано, что полученные нанокомпозиты не являются цитотоксичными для клеточной культуры фибробластов, что открывает возможности разработки новых биологически-активных магнитных препаратов на основе оксида железа (III).

Благодарности.

Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов к.х.н. Е.А. Ерёминой, проф. И.П. Суздалеву, д.х.н. Ю.В. Максимову, в.н.с. В.Н. Никифорову, к.ф.-м.н. Г.А. Давыдовой, проф. И.В. Перминовой и acn. Т.А. Соркиной, к.х.н. И.А. Преснякову, д.х.н. О.Ю. Горбенко, д.ф,-м.н. Л.И. Рябовой, кх.н. A.B. Кнотько, к.х.н. O.A. Шляхтину, к.х.н. A.B. Гаршеву, Л.А. Трусову, А.Л. Дубову., А.Ю. Полякову, О. С. Петровой.

Автор благодарит всех сотрудников Факультета наук о материалах и лаборатории неорганического материаловедения Химического факультета за внимательное отношение к работе и высказанные советы и замечания.

Отдельную благодарность автор выражает академику РАН Ю.Д. Третьякову за плодотворное обсуждение различных аспектов работы.

1. Y.Maeda. High coercive у РегОз fine particle. The electronics and telecommunicationslaboratories. //NNT. E.C.L. Techn. Publ. 1978, V. 179 P. 1-7

2. T. Ishikawa, S. Nitta, S. Kondo. Fourier-transformation infrared spectroscopy ofcolloidal, a-, P — and y- ferric oxide hydroxides // J. Chem. Soc. Faraday. Trans. I. 1986. V.82. P. 2401-2410

3. А. Уэллс. Структурная неорганическая химия. Пер. с англ. 1987, Т.2. 368. С.

4. A.W. Simpson, Some superparamagnetic properties of fine particles 5-FeOOH. // J. Appl.

5. Phys. 1962. V.33. № 3. P.1203-1205.

6. W.D. Birch, A. Pring, A. Reller. Bernalite Fe(OH)3, a new mineral from Broken Hill,

7. New South Wales: Description and structure. // Am. Min. 1993. V.78 P. 827-834

8. D.S. Lewis. Factors influencing the stability and properties of green rusts // Adv.

9. Geoecology 1997.V. 30. P. 345-372.

10. B. Sundman. An Assessment of the Fe-0 System //Journal of phase Equilibria 1991: •1. V.12.N.1 P. 127-140.

11. Do K. Kim, M. Mikhaylova, Yu. Zhang and M. Muhammed. Protective Coating of

12. Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles // Chem. Mater. 2003. V. 15. P. 16171627.1.. G.W Van Oosterhout, С J.M. Rooijsmans. A new superstructure in gamma ferric oxide //

13. Nature. 1958. V. 181 P. 44-45.

14. H. Stanjek. Formation processes of ferrimagnettic minerals in soils // Habil.-Schrift,

15. Techn. Univ. Munchen. 2000. P. 162.

16. T.W. Swaddle P. Oltmann. Kinetics of the magnetite-maghemite-hematitetransformation, with special reference to hydrothermal system. // Can. Journal of Chem. 1980. V. 58 P. 1763-1772.

17. K.J1. Белов. Электронные Процессы в Магнетите ("Загадки Магнетита") .// Успехифизических наук 1993. Т. 63. №. 5. С. 53-66.

18. L. Bogdandy, H.J. Engell. The reduction of iron ores.// Springer Verlag. Berlin .1971.P.30.31.

19. M. Schieber. High-Temperature Phase Transition in Lithium Ferrite Spinel Single

20. Crystals // J. Inorg. Nucl. Chem. 1964. V.26N.8. P.1363-1367.

21. S. Y. An, In-Bo Shim, Ch. S. Kim. Synthesis and magnetic properties of LiFe508powders by a sol-gel process. //J. Magn. Magn. Mater. 2005. V. 290-291. Part.2. P. 1551-1554

22. A. Collomb, P. Wolfers, X. Obrados. Neutron Diffraction Studies of Some Hexagonal

23. Ferrites: BaFei20i9, BaMg2~W and BaCo2"W. //J. Magn. Magn. Mat. 1986. V.62. № ¡. P.57-67.

24. Г.С. Кринчик, Физика магнитных явлений, 1976, Москва: Издательствомосковского университета.

25. С. Sudakar, G.N. Subbanna, T.R.N. Kutty. Nanoparticle composites having structuralintergrowths of hexaferrite and spinel ferrites prepared by gel-to-crystallite conversion and their magnetic properties // J. Mag. Mag. Mater. 2004 V. 268. P. 75-88.

26. В. Mao, Z. Kang, E. Wang, S. Lian, L. Gao, Ch. Tian, Ch. Wang. Synthesis of magnetiteoctahedrons from iron powders through a mild hydrothermal method. // Mat. Res. Bull. 2006. V.41 P.2226-2231.

27. R. Vijayakumar, Y. Koltypin, I. Felner, A. Gedanken. Sonochemical synthesis andcharacterization of pure nanometer-sized Рез04 particles. // Mat. Sci. and Eng.: A, 2000. V. 286 P. 101-105.

28. Y.S. Knag, S. Risbud, J.F. Rabolt, P. Stroeve. Synthesis and characterizations ofnanometer-size Fe304 and Fe203 particles // Chem. Mater. 1996. N. 8 P. 2209-2211.

29. K. Nishimura, M. Hasegawa, Y. Ogura, T. Nishi, K. Kataoka, and H. Handa 4°Cpreparation of ferrite nanoparticles having protein molecules immobilized on their surfaces. //J. Appl. Phys. 2002. V. 91. N. 10 P. 8555-8556.

30. P. Jongnam, L. Eunwoong, H. Nong-Moon, et.all. One-Nanometer-Scale Size-Controlled

31. Synthesis of Monodisperse Magnetic Iron Oxide Nanoparticles. // Angew. Chem. Int. Ed. 2005. V. 44, 2872 -2877.

32. Y. Denga, L. Wang, W. Yanga, S. Fua, A Ela.issari, Preparation of magnetic polymericparticles via inverse microemulsion polymerization process.// J. Mag. Mag. Materials. 2003. V. 257 P.69-78.

33. L.P. Rami'rez, К. Landfester Magnetic Polystyrene Nanoparticles with a High Magnetite

34. Content Obtained by Miniemulsion Processes. // Macromol. Chem. Phys. 2003, V.204 P. 22-31.

35. M.A. Karakassides, D.Gournis, A.B. Bourlinos, P.N. Trikalitis and T. Bakas. Magnetic

36. РегОз—AI2O3 composites prepared by a modified wet impregnation method. // J. Mater. Chem. 2003. V. 13 P. 871-876.

37. M. Aslam, S. Li, and V. P. Dravid. Controlled Synthesis and Stability of Co@Si02

38. Aqueous Colloids. // J. Am. Ceram. Soc., 2007. V. 90. N.3 P. 950-956.

39. S. Ch. Wuang, K.G. Neoh, En-Tang Kang, D.W. Pack and D. E. Leckband. Synthesisand functionalization of polypyrrole-Fe304 nanoparticles for applications in biomedicine. // J. Mater. Chem., 2007. V.17. P. 3354-3362.

40. С.П. Губин, Ю.А. Кокшкаров, Г.Б. Хомутов, Г.Ю. Юрков. Магнитныенаночастицы: методы получения, строения и свойства. // Успехи химии 2005 Т. 74 N. 539-574С.

41. А.К. Gupta, М. Gupta. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles forbiomedical applications. // Biomaterials 2005 N.26 P. 3995-4021.

42. Z. H. Zhou, J. Wang, X. Liua and II. S. O. Chan. Synthesis of Fe304 nanoparticles fromemulsions. // J. Mater. Chem., 2001, N. 11 P. 1704-1709.

43. S.Basak, K.S. Rane and P. Biswas Hydrazine-Assisted, Low-Temperature Aerosol

44. Pyrolysis Method to Synthesize y-Fe203.// Chem. Mater. 2008. N.20. P. 4906-4914. •

45. S. Lian, E. Wang, L. Gao, Zh. Kang, Di Wu, Y. Lan, L. Xu. Growth of single-crystalmagnetite nanowires from Рез04 nanoparticles in a surfactant-free hydrothermal process. // Solid State Communications. 2004 N.132. P. 375-378.

46. A. Jitianu, M. Raileanu, M. Crisan, D. Predoi, M. Jitianu, L. Stanciu, M. Zaharescu.

47. Рез04—Si02 nanocomposites obtained via alkoxide and colloidal route. // J Sol-Gel Sci Techn 2006. N. 40. P.317-323.

48. D.W. Johnson. Sol-gel processing of ceramics and glass. //Amer. Cer. Soc. Bull., 1985 V.64N.12. P.1597-1602.

49. T. Bilsen, O. Macit, A. Selcuk, V. Murvet, Rapid Synthesis and Characterization of

50. Maghemite nanoparticles // J. Nanosci. Nanotechnol. 2008 V.8. N. 2 P. 861-866.

51. A.A. Vertegel, S.V. Kalinin, N.N. Oleynikov, Yu.G. Metlin, Yu.D Tretyakov. Cryosolmethod: A novel powder processing technique based on ion-exchange phenomena. // J. Mater. Res. 1998.V.13.N.4.P. 901-904.

52. А.А. Eliseev, A.V. Lukashin, A.A. Vertegel Ciyosol synthesis of aluminum oxidechromium oxide solid solutions.// Chem.Matter.l999.V.l 1. N. 2.P.241-246.

53. Ю.Д. Третьяков, H.H. Олейников, A.A. Вертегел. Гомогенные солевые и гидроксидные системы как прекурсоры для получения керамических порошков // Ж. Неорг. Хим. 1996. Т.41. № 6. 932-940 С.

54. Ю.В. Шариков. Криохимический синтез высокобисперстных оксидных порошков сиспользованием процессов ионного обмена. Дисс. Канд. Хим. Наук, М. Химфак МГУ, 1991.

55. W. Tang, Н. Kanoh, К. Ooi, Y. Wang. Preparation of a new type of manganese oxide byselective lithium extraction from monoclinic ЫгМпОз for lithium rechargeable batteries.// J. Mater. Sc. Let. 2000 N. 19. P. 1361 1363

56. A.A. Бурухин. Синтез нанокристаллических оксидных материалов изгидротермальных и сверхкритических растворов. Дисс. Канд. Хим. Наук М. Химфак МГУ, 2001.

57. R. Zboril. Iron (III) oxides from thermal processess synthesis, structural and magneticproperties, moessbauer spectroscopy characterization and applications. // J. Chem. Mater. 2002. V. 14 P. 969-982.

58. K. Woo, J. Hong, Jae-Pyoung Ahn. Synthesis and surface modification of hydrophobicmagnetite to processible magnetite@silica-propylamine. // J. Mag. Mag. Materials. 2005. V. 293. P. 177-181.

59. L. P. Rami'rez, K. Landfester. Magnetic Polystyrene Nanoparticles with a High

60. Magnetite Content Obtained by Miniemulsion Processes Macromol.// J. Chem. Phys.2003. V. 204. P. 22-31.

61. I. Nakatani, T. Furubayashi, T. Takahashi, H. Hanaoka. Preparation and magneticproperties of colloidal ferromagnetic metals. // J. Mag. Mag. Mat., 1987. V. 65. N. 283. P. 261-264.

62. T. Sato, T. Ijima , M Seki, N. Inagaki. Magnetic properties of ultrafine ferrite particles.//

63. J. Mag. Mag. Mat., 1987. V.65. P.252 256.

64. Е.Д. Щукин, A.B. Перцов, E.A. Амелина. Коллоидная химия, М.: «Высшая школа».2004.

65. P. Vaqueiro, М. Arturo Lo'pez-Quintela, J. Rivas. Synthesis of yttrium iron garnetnanoparticles via coprecipitation in microemulsion .// J. Mater. Chem. 1997. V. 7 N.3. P. 501-504.

66. J. Vidal-Vidal, J. Rivas, M.A. L'opez-Quintela. Synthesis of monodisperse maghemitenanoparticles by the microemulsion method. // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2006 V.288. P. 44-51.

67. T. Sugimoto. Underlying mechanisms in size control of uniform nanoparticles.// Journalof Colloid and Interface Science. 2007. V. 309 P. 106-118.

68. T. Sugimoto, F. Shiba, T. Sekiguchi, H. Itoh. Spontaneous Nucleation of Monodisperse

69. Silver Halide Particles from Homogeneous Gelatin Solution II. Silver Bromide// Colloids Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2000. V. 164. P. 205-215.

70. J. Park, E. Lee, N.-M. Hwang, M. Kang, S. Chul Kim, Yo. Hwang, et. all. One

71. Nanometer-Scale Size-Controlled Synthesis of Monodisperse Magnetic Iron Oxide Nanoparticles. // Angew. Chem. Int. Ed. 2005. V.44. P. 2872 -2877.

72. K.E. Elkins, G.S. Chaubey, V. Nandwana, J. Ping Liu. A Novel Approach to Synthesis of

73. FePt Magnetic Nanoparticles. // J. Nano Res. 2008. V. 1 P. 23-30.

74. S. Jain, D.J. Skamser, T.T. Kodas. Morphology of Single-Component Particles Producedby Spray Pyrolisis. // Aerosol Sci. Technol. 1997.V. 27 N. 5.

75. M.Lui, M.L. Zhou, L.H. Zhai, D.M. Lui, X. Gao, W. Lui. A newly designed ultrasonicspray pyrolisis device to fabricate YBCO tapes // Phisica C. 2003. V.386 P. 366-369.

76. T. Gonzalez-Carreno, M.P. Morales, C.J. Serna. Barium ferrite nanoparticles prepareddirectly by aerosol pyrolysis// Mater. Lett. 2000. V.43. P. 97-101.

77. S. Jain, D.J. Skamser, T.T. Kodas. Morphology of Single-Component Particles Producedby Spray Pyrolisis // Aerosol Sci. and Technol. 1997. V.27. N.5 P.

78. T. Gonzalez-Carreno, M.P. Morales, C.J. Serna. Barium ferrite nanoparticlcs prepareddirectly by aerosol pyrolysis. // Mater. Lett. 2000. V. 43. P. 97-101

79. A. B. Bourlinos, A. Bakandritsos, V. Georgakilas, V. Tzitzios, D. Petridis Facilesynthesis of capped y-Fe203 and Fe304 nanoparticles. // J. Mater. Sci. 2006. V. 41. P. 5250-5256.

80. К.Woo, J. Hong, Jae-Pyoung Ahn. Synthesis and surface modification of hydrophobicmagnetite to processible magnetite@siIica-propylamine. //J. Magn. Magn. Mater. 2005. V. 293.P. 177-181.

81. F.C. Meldrum, B.R. Heywood and S. Mann. Magnetoferritin: in vitro synthesis of anovel magnetic protein. // Science, V.257. N.5069. P.522-523.

82. M. Arruebo, W.Y. Ho, K. F. Lam, Xinqing Chen, Jordi Arbiol, Jesús Santamaría, and

83. King Lun Yeung. Preparation of Magnetic Nanoparticles Encapsulated by an Ultrathin Silica Shell via Transformation of Magnetic Fe-MCM-41.// Chem. Mater. V.2008 N. 20. P. 486-493.

84. L. Zhang, G.C. Papaefthymiou, and Ja. Y. Ying. Synthesis and Properties of у-РегОз

85. Nanoclusters within Mesoporous Aluminosilicate Matrices.// J. Phys. Chem. В 2001 V. 105 P. 7414-7423.

86. D.D. Zaitsev, P.E. Kazin, E.A. Gravchikova, L.A. Trusov, S.E. Kushnir, Yu.D.

87. Tretyakov, M. Jansen. Synthesis of magnetic glass ceramics containing fine SrFenOig particles. //Mendel. Commun. 2004. № 4. 171-173.

88. D.D. Zaitsev, S.E. Kushnir, P.E. kazin, Yu.D. Tretuakov, M. Jansen, Preperation of

89. SrFenOig based magnetic composites via boron oxide glass devitrification. // J. Mag. Mag. Mat. 2006. V.301. P.489-494.

90. Д.Д. Зайцев Синтез магнитных субмикрокомпозитов На основе SrFenO^ из оксидных стекол. Дисс. Канд. Хим. Наук М. Химфак МГУ, 2005.

91. P. Siposa, О. Berkesi, Е. Tomba'cz, T.G. St. Pierre, John Webb. Formation of sphericaliron (III) oxyhydroxide nanoparticles sterically stabilized by chitosan in aqueous solutions.//J. Inorg. Biochem. 2003 V. 95. P.55-63.

92. Z. Xiaa, G. Wanga, K. Tao, J. Li. Preparation of magnetite-dextran microspheres byultrasonication.// J. Mag. Mag. Mat. 2005. V.293. P. 182-186.

93. M. Carmen Bautista, Oscar Bomati-Miguel, Man' a del Puerto Morales, Carlos J. Serna,

94. Sabino Veintemillas-Verdaguer. Surface characterisation of dextran-coated iron oxide nanoparticles prepared by laser pyrolysis and coprecipitation.// J. Mag. Mag. Mat. 2005. V. 293.P. 20-27.

95. X. Huang, X. Meng, F. Tang, L. Li, D. Chen, H. Liu, Ya. Zhang and J. Ren.Mesoporousmagnetic hollow nanoparticles—protein carriers for lysosome escaping and cytosolic delivery. //Nanotechnology. 2005. V.19. N.445101, P. 1-8.

96. В. Samanta, Н. Yan, N.O. Fischer, J. Shi, D.J. Jerryc and V.M. Rotello. Proteinpassivated Fe304 nanoparticles: low toxicity and rapid heating for thermal therapy.// J. Mater. Chem., 2008. V. 18. P. 1204-1208.

97. L.P. Rami'rez, K. Landfester. Magnetic Polystyrene Nanoparticles with a High Magnetite

98. Content Obtained by Miniemulsion Processes // Macromol. Chem. Phys. 2003. V.204. P. 22-31.

99. R. At-shady. Microspheres for biomedical applications: preparation of reactive andlabelled microspheres. // Biomalerials 1993. V. 14 N. 1

100. K. Landfester and L. P Ram'irez. Encapsulated magnetite particles for biomedicalapplication.//J. Phys. Condens. Matter. 2003. V. 15. P. S1345-S1361.

101. H. Pardoe, Wa.Chua-Anusorn, T.G.St. Pierre, J. Dobson. Structural and magneticproperties of nanoscale iron oxide particles synthesized in the presence of dextran or polyvinyl alcohol // J. Mag. Mag. Mat. 2001. V. 225 .P. 41-46.

102. Д.С. Орлов, JI.K. Садовникова Сравнительное изучение сорбционного поглощениятяжелых металлов гуминовыми кислотами различного происхождения // Докл. РАН, сер. «Геохимия», 1995. 345(4). 1.

103. D. Kleinhempel Ein Beitrag zur Theorie des Huminstoffzustandes // Albrecht-Thaer

104. Archiv. 1970. V. 14. P. 3.

105. J.A. MacCarthy, P. Statistical evaluation of the elemental composition of humicsubstances.// Org. Geochem. 1991. V.17. P. 635.

106. Biophysico-Chemical Processes Involving Natural Nonliving Organic Matter in Environmental Systems // Iupac Series on Biophysico-Chemical Processes In Environmental Systems V.2, Part. 2. Ch. 11. (в печати).

107. Д.С.Орлов // Химия почв. М., Изд.-во МГУ. 1992.С.259.

108. R.S. Swift // In: Humic substances II. Hayes M.H.B., MacCarthy P., and Swift R.S.

109. Eds.) John Wiley&Sons Ltd., 1989. P. 468-495.

110. E. Tipping The adsorption of aquatic humic substances by iron oxides. //Geochim.

111. Cosmochim. Acta. 1981. V.45. P. 191-199.

112. R.L. Parfitt, A.R. Fraser, and V.C. Fanner. Adsorption on hydrous oxides. III. Fulvicacid and humic acid on goethite, gibbsite and imogolite. //J. Soil Sci. 1977. V.28. P. 289-296.

113. E.M. Murphy and J.M. Zachara The role of sorbed humic substances on the distributionof organic and inorganic contaminants in groundwater. //Geoderma. 1995. V.67.P. 103124.

114. E.M. Murphy and J.M. Zachara. The role of sorbed humic substances on the distributionof organic and inorganic contaminants in groundwater. //Geoderma. 1995. V.67.P. 103124.

115. E. Illes, E. Tombacz, The role of variable surface charge and surface complexation in theadsorption of humic acid on magnetite. // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2004. V. 230. P. 99-109.

116. R.O. James, G.A. Parks. Characterization of aqueous colloids by their electrical doublelayer and intrinsic surface chemical properties, in: E. Matijevic (Ed). // Surface and Colloid Science. V. 12. Plenum Press. New York. 1982.

117. E. Illes, E. Tombacz, The effect of humic acid adsorption on pH-dependent. surfacecharging and aggregation of magnetite nanoparticles // J. Colloid and Interf. Sci. 2006. V. 295. P. 115-123.

118. Q. A Pankhurst, J. Connolly, S. K. Jones and J. Dobson. Applications of magneticnanoparticles in biomedicine // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003 V.36. P. R167-R181.

119. I. Ma"lavescu, C.N. Marin. Study of magnetic fluids by means of magneticspectroscopy.// Physica B. 2005.V. 365. P. 134-140.

120. T. Ninjbadgar, S. Yamamoto, T. Fukuda. Synthesis and magnetic properties of the y

121. Fe203/poly-(methyl methacrylate)-core/shell nanoparticles.// Solid State Sciences. 2006 V.6. P.879-885.

122. V. N. Nikiforov, Magnetic Induction Hyperthermia // Russian Physics Journal. 2007.V.50. N. 9. P. 913-924.

123. S.Mornet, S.Vasseur, F. Grasset and E. Duguet. Magnetic nanoparticle design for medicaldiagnosis and therapy.//J. Mater. Chem. 2004. V. 14. P. 2161 -2175.

124. R. B. Rosensweig. Heating magnetic fluid with alternating magnetic field. // J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 252. P. 370.

125. D.C.F. Chan, D.B. Kirpotin and P.A. Bunn. Synthesis and evaluation of colloidal magnetic iron-oxides for the site-specific radiofrequency-induced hyperthermia of cancer. //J. Magn. Magn. Mater. 1993. V. 122. P. 374.

126. R. Hergt, S. Dutz, R. M'uller and M.Zeisberger. Magnetic particle hyperthermia: nanoparticle magnetism and materials development for cancer therapy.// J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18 P.S2919-S2934

127. X. Wang, H. Gub, Zh. Yang. The heating effect of magnetic fluids in an alternating magnetic field.// Journal of Magnetism and Magnetic Materials.2005. V. 293.P.334— 340.

128. Q.A. Pankhurst, J. Connolly, S.K. Jones and J. Dobson, Applications of magnetic nanoparticles in biomedicinc.//J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V. 36 P. R167-R181.

129. S. Lee, A. Fursina, J.T. Mayo, C.T. Yavuz, V.L. Colvin, R.G.S. Sofin, I.V. Shvets and D. Natelson.Electrically driven phase transition in magnetite nanostructures// Nature materials, advance P. 1-4

130. R.M Cornell, U. Schwertmann. The iron oxides. Structure, properties, reactions-occurences and uses // WILEY-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA. Weinheim. 2003. C. 6. P. 112

131. K.H.J. Buschow, F.R. De Boer. Physics of Magnetism and Magnetic Materials.// Kluwer Academic/Plenum Publishers. New York 2003. 122 P.

132. С. В. Вонсовский, Магнетизм.// И. Наука. Москва. 1971 С.726.

133. P.Moroz, S.K. Jones and B. N. Gray. Magnetically mediated hyperthermia: current status and future directions. // Int. J.Hyperthermia, 2002. V. 18 P. 267 -284.

134. W.J. Atkinson, I.A. Brezovich and D.P. Chakraborty. Usable, frequencies in hyperthermia with thermal seeds. //IEEE Trans. Blamed Eng. 1984. V. B.ME 31. P. 70.

135. R.T. Gordon, J.R. I lines, D. Gordon. Intracellular hyperthermia: biological approach to cancer treatment via intracellular temperature and biophysical alteration.// Medical hypothesis, 1979. V5. P. 83-102.

136. N.A. Brusentsov et al. Evaluation of ferromagnetic fluids and suspensions for the site-specific radiofrequency-induced hyperthermia of MX 11 sarcoma cells in vitro.// J. Mag. Mag. Mater. 2001. V. 225. PI 13-117.

137. A. Ito, K. Tanaka, H. Honda, Sh. Abe, Complete Regression of Mouse Mammaiy Carcinoma with a Size Greater than 15 mm by Frequent Repeated Hyperthermia Using Magnetite Nanoparticles. // J. Biosci. Bioengineer. 2003. V. 96. N. 4. P. 364-369

138. G.J. Kim, Sh. Nie. Targeted cancer nanotherapy.// Nanotoday. 2005 August. P. 28-33

139. W. Wang, X. Liu, Yu. Xie, H. Zhang, W. Yu, Y. Xiong, W.Xie and X. Ma. Microencapsulation using natural polysaccharides for drug delivery and cell implantation.//J. Mater. Chem. 2006. V.16. P.3252-3267.

140. B. Julia'n-Lo'pez, C. Boissie're, C. Chane'ac, D. Grosso, S. Vasseur. Mesoporous maghemite-organosilica microspheres: a promising route towards multifunctional platforms for smart diagnosis and therapy.// J. Mater. Chem. 2007. V.17 P. 1563—1569.

141. G.J. Kim and S.Nie ,Targeted cancer nanotherapy // Nanotoday. 2005 August. P. 28-33.

142. T.M. Fahmy, P. M. Fong, A.Goyal, W.M. Saltzman. Targeted for drug delivery. // Nanotoday. 2005 August. P. 18-25.

143. T. Kubo, T. Sugita, S. Shimose, Y. Nitta, Y. Ikuta. Targeted delivery of anticancer drugs with intravenously administered magnetic liposomes in osteosarcoma-bearing hamsters. //Int. J. Oncol. 2000. V. 17.P. 309-15

144. J. Ugelstad, W.S. Prestvik, P. Stenstad, L. Kilaas, G. Kvalheim. Selective cell separation with monosized magnetizable polymer beads. // In: Nowak H (ed) Magnetism in medicine.Wiley-VCH. Berlin. 1998. P. 471-488

145. R.Zboril, M. Mashlan, D. Petridis. Iron(III) Oxides from Thermal ProcessessSynthesis,Structural and Magnetic Properties. Moessbauer Spectroscopy Characterization, and Applications. // Chem. Mater. 2002. V. 14. N. 3P. 969 -982

146. P. Ayyub, M. Multani, M. Barma, V.R. Palkar and R. Vijayaraghavan. Size-induced structural phase transitions and hyperfine properties of microcrystalline Fe203. // J. Phys. C: Solid State Phys. 1988.V. 21 P. 2229.

147. D.-H. Kima, Se-Ho Leea, K.-N. Kima, K.-M. Kima, In-Bo Shim, Y.-K. Lee. Cytotoxicity of ferrite particles by MTT and agar diffusion methods for hyperthermic application//J. Magn. Magn. Mater. 2005. V. 293 P. 287-292

148. S.M. Moghimi, A. C. Hunter and J. C. Murray. Long-Circulating and Target-Specific Nanoparticles: Theory to Practice. // Pharmacol. Rev. 2001. 53. 283-318.

149. N.Wen, Q. Tang, M.Chena, L. Wu, Synthesis of PVAc/Si02 latices stabilized by silica nanoparticles.//J. Coll. Interf. Sci. 2008. V. 320 P. 152-158.

150. S.Ch.Wuang, K.G. Neoh, En-Tang Kang, D.W. Packb and D.E. Leckband. Synthesis and functionalization of polypyrrole-Fe304 nanoparticles for applications in biomedicine.// J. Mater. Chem. 2007. V.17 P. 3354-3362

151. A.K. Gupta, S. Wells, Surface modified superparamagnetic nanoparticles for drug delivery: preparation, characterization and cytotoxicity studies.// IEEE Trans Nanobiosci. 2004. V.3 N.l. P.66-73.

152. G.B. Shan, J.M.Xing, M.F. Luo, H.Z. Liu, J.Y. Chen. Immobilization of Pseudomonas delafieldii with magneticpolyvinyl alcohol beads and its application in biodesulfurization. // Biotechnol. Lett. 2003. V. 25 N.23. P. 1977-1981.

153. K. Burugapalli, V. Koul, A.K. Dinda. Effect of composition of interpenetrating polymer network hydrogels based on poly (acrylic acid) and gelatin on tissue response: a quantitative in vivo study. // J. Biomed. Mater. Res. 2004. V.68A N.2. P.210-218.

154. A.J. D'Souza, R.L. Schowen, E.M. Topp Polyvinylpyrrolidone drug conjugate: synthesis and release mechanism. // J. Cont. Rel. 2004. V. 94. N.l. P. 91-100.

155. Process for preparing synthetic soil-extract materials and medicaments based thereon. //U.S. patent 5,945,446.

156. Laub Developing Humates with Anti-HIV, HSV, HPV and Other Antiviral Activity. // Antiveral Drug and Vaccine Development information. 2000. V.13 N.2

157. Y.-L. Huang, T.-S. Huang, F.-J. Lu. Humic Acid Induces the Expression of ox-LDL Receptor in HL-60 Cells Through Activation of PPAR. // Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2003. V.71. P.429-436.

158. N.N Greenwood., T.C. Gibb. Mossbauer Spectroscopy. Chapman and Hall Ltd. London. 1971. P.117.

159. M.Mashlan, R.Zboril, L. Machala, M. Vujtek, J.Walla, K. Nomura. Mossbauer spectroscopy in study of thermally induced crystallization of amorphous Fe2C>3 nanoparticles . // J. of metastable and nanocrystalline materials. 2004.V. 20-21. P. 641647.

160. K.S. Napolsky, A.A. Eliseev, A.V. Knotko, A.V. Lukahsin, A.A. Vertegel, Yu.D. Tretyakov. Preparation of ordered magnetic iron nanowires in the mesoporous silica matrix. // J. Mater. Sci. Engin. 2003. V. 23. P. 151-154.

161. J. Qiu, R. Yang, M. Li, N. Jiang. Preparation and characterization of porous ultrafine Fe203 particles. // J. Mater. Res. Bull., V. 40, 2005, 1968 1975.

162. GJ. Lawson, D. Stewart Coal humic acids. In Humic Substances II. In Search of Structure. Eds. Hayes M.H.B., MacCarthy P., Malcolm R.L., Swift R.S. John Wiley & Sons, Chichester, New York, Brisbane, Toronto, Singapore, 1989, 642.

163. NovaWin2 v.2.1. Operationg Manual, part № 05079, Rev. B, Quantachrome Instruments, 2004.

164. О.С. Петрова, Е.А. Гудилин, А.Е. Чеканова, А.В. Кнотько, Г.П. Муравьева, Ю.В. Максимов, В.К. Имшенник, И.П. Суздалев, Ю.Д. Третьяков. Получение мезопористых наночастиц у -РегОз с использованием микроэмульсий. //ДАН, том 410, №5, 2006, С. 1-5.

165. О.С.Петрова, А.Е.Чеканова, Е.А.Гудилин, Д.Д.Зайцев, Г.П.Муравьева, Ю.В.Максимов, Ю.Д.Третьяков. Синтез и характеризация мезопористых наночастиц y-Fe203. // Межд. Науч. журнал Альтерн. Энерг. и Экол. 2007. № 1 (45).С.70-73.

166. N.K. Raman, М.Т. Anderson, CJ. Brinker. Template-based approaches: to the preparation of amorphous, nanoporous silicas. // J. Chem. Mater. 1996. V. 8. P. 16821701.

167. N.K. Raman, M.T. Anderson, C.J. Brinker. Template-based approaches to the preparation of amorphous, nanoporous silicas. // J. Chem. Mater. V. 8. 1996. P.1682-1701.

168. P. Xu, X. Han, M. Wang Synthesis and Magnetic Properties of BaFei20i9 Hexaferrite Nanoparticles by a Reverse Microemulsion Technique.// J. Phys. Chem. C. 2007. 111. 5866-5870.'

169. O'Neill, H.S.C. Temperature dependence of the cation distribution in zinc ferrite (ZnFe204) from powder XRD structural refinements. // European Journal of Mineralogy. 1992. V 4. P.571-580.

170. И.П. Суздалев. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. // Изд-во "КомКнига". Москва. 2005. С.93-106.

171. И.П. Суздалев, Ю.В. Максимов, В.К. Имшенник, В.Н. Буравцев, С.В. Новичихин, В.В. Матвеев // Химическая Физика. 2000. Т. 19. С. 105.

172. S. Morup Paramagnetic and superparamagnetic relaxation phenomena studied by Mossbauer Spectroscopy. // Polyteknisk Forlag. Lyngby. Denmark. 1981. P. 191.