Chemical behaviour of Al/Cu nanoparticles in water

Bimetallic Al/Cu nanoparticles with Al/Cu composition 10:90, 20:80, 40:60 were produced by method of simultaneous electrical explosion of metal pairs in the argon atmosphere. Nanopowders containing 20% and 40% (mass) of aluminum interacted with water at 40–70 °C and formed composite particles that were porous structures of nanopetal pseudoboehmite with nanosized copper-containing inclusions inside. Aluminum in nanopowder with Al/Cu composition 10:90 did not react with water, as far as it is in the phase of intermetallic compounds СuAl2 and Сu4Al9. Nanocomposite produced can be used as an active component of antibacterial agents

Controlled oxidation of cobalt nanoparticles to obtain Co/CoO/Co3O4 composites with different Co content

The paper studies patterns of interaction of electroexplosive Co nanoparticles with air oxygen during heating. The characteristics of Co nanoparticles and composite Co/CoO/Co3O4 nanoparticles formed as a result of oxidation were studied using transmission electron microscopy, X-ray phase analysis, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, and vibrating sample magnetometry. It was established that nanoparticles with similar morphology in the form of hollow spheres with different content of Co, CoO, and Co3O4 can be produced by varying oxidation temperatures. The influence of the composition of composite nanoparticles on their magnetic characteristics is shown

Новый перевязочный материал на основе полимерных микроволокон с оксигидроксидом алюминия: свойства и механизм ранозаживляющего действия

Objective: to investigate the structure of the new VitaVallis dressing and determine the mechanism of its wound healing effect. Materials and methods. To study the structure of the VitaVallis dressing, transmission and scanning electron microscopy methods were used. The course of the wound process was studied in 60 male mice of the Balb / c line. The healing of a wound defect under the influence of dressings was studied on the model of a “skin flap”. Morphometric evaluation of histological preparations was carried out by computer-aided graphical analysis of samples. Statistical processing of the results was carried out using the parametric (Student's test) and non-parametric (Wilcoxon's test) methods. For analysis, the program Statistica 6.0 was used. Results. The structure of the VitaVallis dressing is randomly spaced polymer fibers with a diameter of 1.0—5.0 microns, on the surface of which nanosheet structures of aluminum oxyhydroxide (AlOOH) are immobilized. In vivo experiments have shown that the use of VitaVallis dressing in the treatment of model wounds in mice promotes accelerated healing and leads to better epidermis organotypic differentiation and accelerates the maturation of granulation tissue. This effect is due to a combination of factors such as: reduction of inflammatory processes due to the removal and retention of wound exudate, including pathogenic microflora, stimulation of marginal epithelization, protection of the formed granulation tissue from drying out and acceleration of its maturation. Conclusion. Analysis of the structure and mechanism of the wound-healing action of the dressing VitaVallis suggests the effectiveness of its use in the local treatment of wounds.Цель исследования: исследование структуры нового перевязочного материала VitaVallis и определение механизма его ранозаживляющего действия. Материалы и методы исследования. Для исследования структуры перевязочного материала VitaVallis были использованы методы просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии. Течение раневого процесса изучали на 60 мышах-самцах линии Balb/c. Заживление раневого дефекта под влиянием перевязочного материала изучали на модели «кожного лоскута». Морфометрическую оценку гистологических препаратов проводили методом компьютерного графического анализа образцов. При статистической обработке полученных результатов применили параметрический (критерий Стьюдента) и непараметрический (критерий Вилкоксона) методы. Для анализа использовалась программа Statistica 6.0. Результаты исследования. Структура перевязочного материала VitaVallis представляет собой хаотично расположенные между собой полимерные волокна диаметром 1,0–5,0 мкм, на поверхности которых иммобилизованы нанолистовые структуры оксигидроксида алюминия (AlOOH). В экспериментах in vivo показано, что применение перевязочного материала VitaVallis при лечении модельных ран у мышей способствует их быстрому заживлению, приводит к более совершенной органотипической дифференцировке образующегося эпидермиса и ускоряет созревание грануляционной ткани. Такой эффект обусловлен совокупностью следующих факторов: снижение воспалительных процессов за счет удаления и удержания раневого экссудата, в том числе патогенной микрофлоры; стимуляция краевой эпителизации; защита формирующейся грануляционной ткани от высыхания и ускорение ее созревания. Заключение. Анализ структуры и механизма ранозаживляющего действия перевязочного материала VitaVallis позволяет предполагать эффективность его применения в местном лечении ран

Холодное спекание нанокомпозитов Fe-Ag и Fe-Cu консолидацией в поле высоких давлений

The paper states the results of obtaining Fe—Ag and Fe—Cu dense nanocomposites from composite powders consolidated by cold sintering in the high pressure gradient, as well as from nanosize powders of silver (Ag), iron (Fe) and copper (Cu). The results of mechanical tests conducted on Fe—Ag and Fe—Cu nanocomposites are provided. Nanocomposite powders were obtained by high energy attrition milling of carbonyl iron (Fe) micron scale powder and nanosize silver oxide powder (Ag2O), as well as iron and cuprous oxide (Cu2O) nanopowders. High resolution scanning electron microscopy was used to study the microstructure. Compacts featuring approximately 70 % of full density were annealed in hydrogen atmosphere to reduce silver and cuprous oxides to metals and to remove oxide layers from the surface of iron powder particles. This was followed by cold sintering — consolidation under high pressure at a room temperature. The data on specimen density dependence on pressure in the range of 0,25 —3,0 GPa were obtained. Densities were above 95 % of the full density for all nanocomposites, and close to 100 % of the full density under 3,0 GPa for Ag and Cu powders. High mechanical properties in three-point bending and compression were observed for all nanocomposites. It was found that mechanical properties of nanocomposites are substantially higher as compared with composites obtained from micron scale powders. Higher ductility was observed in Fe—Ag and Fe—Cu nanocomposites as compared with specimens obtained from nanostructured Fe.Изложены результаты получения плотных нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu из смесей порошков, консолидированных холодным спеканием в поле высоких давлений, а также из наноразмерных порошков серебра (Ag), железа (Fe) и меди (Cu). Приведены результаты механических испытаний нанокомпозитов Fe—Ag и Fe—Cu. Нанокомпозитные порошки были получены помолом микронного порошка карбонильного железа (Fe) и порошка наноразмерного оксида серебра (Ag2O), а также нанопорошков железа и оксида меди (CU2O) в высокоэнергетическом аттриторе. Микроструктура изучалась с помощью сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения. Компакты с плотностью около 70 % от теоретической отжигались в атмосфере водорода для восстановления оксида серебра и оксида меди до металлов и удаления оксидных пленок с поверхности частиц порошка железа. За этим следовало холодное спекание — консолидация в поле высоких давлений при комнатной температуре. Получены данные по зависимости плотности образцов от давления в диапазоне 0,25—3,0 ГПа. Для всех нанокомпозитов при давлении 3,0 ГПа достигнуты плотности более 95 % от теоретической, а для порошков Ag и Cu получена плотность около 100 %. На всех составах получены высокие механические свойства в опытах на трехопорный изгиб и на сжатие. Установлено, что механические свойства нанокомпозитов заметно выше, чем у композитов, полученных из микронных порошков. В нанокомпозитах Fe—Ag и Fe—Cu наблюдалась более высокая пластичность по сравнению с образцами, полученными из наноструктурного Fe

Влияние содержания Fe3O4 в наночастицах Fe3O4-Fe со структурой ядро-оболочка на их противоопухолевую активность in vitro

Introduction. Currently, most of the drugs used in tumor therapy are highly toxic and cause various toxic effects. Therefore, many drug delivery methods are being developed. The use of nanotechnology is one of the most promising methods. The use of magnetic iron oxide nanoparticles as antitumor agents makes it possible to prevent off-target cytotoxicity and other side effects of traditional chemotherapy. The use of nanoparticles is limited by their low efficiency. the Fe3O4/Fe galvanic couple makes it possible to control the release of toxic iron ions and, accordingly, the activity of nanoparticles. Purpose. The aim of this study is to develop new Fe3O4-Fe nanoparticles with a core-shell structure with antitumor activity in vitro. Nanoparticles containing from 5 % to 90 % iron were synthesized, and a systematic study of the structural, textural, charge, morphological, and magnetic properties of nanoparticles, as well as their in vitro activity against the MCF-7 and HeLa tumor lines, was carried out. Methods. Fe3O4-Fe nanoparticles were obtained by electric explosion of an iron wire in a mixture of gases: argon and oxygen. The mass fraction of the components was regulated by varying the ratio of the components of the gas mixture. The physicochemical properties of nanoparticles were studied using X-ray phase analysis, thermal desorption of nitrogen, transmission electron microscopy, and microelectrophoresis. Antitumor activity was studied using the MTT test against HeLa and MCF-7 cell lines. Results. As a result of the electric explosion of an iron wire in an argon + oxygen gas mixture containing oxygen in the range of 1 – 5 vol. %, Fe3O4-Fe NPs with 5 – 90 % wt. Fe3O4, respectively. The study of the physicochemical properties of nanoparticles showed that the zeta potential does not depend on the content of Fe3O4 in NPs and is -30 mV. The change in the specific surface area and the average particle size passes through a maximum at the content of Fe3O4 W=20 %, which can be explained by the mechanism of oxide phase formation during an electric explosion. Using the MTT test, it was found that nanoparticles containing 5 wt. Fe3O4, in the presence of which, at a concentration of 1 mg/ml, the number of living cells decreased to 16 % relative to the control. Conclusion. In this work, we have shown for the first time that Fe3O4-Fe NPS in the concentration range of 50–100 µg/mL can be used as an antitumor agent. The ability to control the magnetic properties of NPs can be used to target a specific area of tumor tissue using an external magnetic field, and the established relationship between the magnetic moment and the activity of NPs in relation to the MCF-7 cell line has great prospects for clinical application.Введение. В настоящее время основное число препаратов, применяемых в терапии опухолей, имеют высокую токсичность. Применение магнитных наночастиц оксидов железа в качестве противоопухолевых агентов позволяет предотвратить нецелевую цитотоксичность и другие побочные эффекты традиционной химиотерапии. Однако оно в значительной степени ограничено их низкой эффективностью. Применение в наночастицах гальванической пары Fe3O4-Fe позволит контролировать выделение токсичных ионов железа и, соответственно, активность наночастиц. Целью исследования явилась разработка наночастиц Fe3O4-Fe с противоопухолевой активностью in vitro. Материал и методы. Для достижения поставленной цели синтезированы наночастицы (НЧ), содержащие от 5 до 90 % железа, проведено систематическое исследование структурных, текстурных, зарядовых, морфологических и магнитных свойств наночастиц, а также их активности in vitro в отношении опухолевых линий MCF-7 и HeLa. Для получения наночастиц Fe3O4-Fe использовали электрический взрыв проволоки. Физико-химические свойства исследованы при помощи рентгенофазового анализа, тепловой десорбции азота, просвечивающей электронной микроскопии, микроэлектрофореза. Противоопухолевую активность исследовали при помощи МТТ-теста. Результаты. В результате электрического взрыва железной проволоки в газовой смеси аргон + кислород, содержащей кислород в диапазоне 1‒5 об. %, были получены НЧ Fe3O4-Fe с 5‒90 % масс. Fe3O4 соответственно. Исследование физико-химических свойств наночастиц показало, что зета-потенциал не зависит от содержания Fe3O4 в НЧ и составляет -30 мВ. Средний размер частиц проходит через максимум (минимум величины удельной поверхности) при содержании Fe3O4 W=20 %, что можно объяснить механизмом образования оксидной фазы при электрическом взрыве. При помощи МТТ-теста установлено, что наибольшей цитоксичностью обладают наночастицы, содержащие 5 % масс. Fe3O4, в присутствии которых в концентрации 1 мг/мл количество живых клеток снижалось до 16 % относительно контроля. Заключение. Впервые показано, что частицы Fe3O4-Fe можно использовать в качестве противоопухолевого агента. Возможность регулирования магнитных свойств НЧ можно использовать для нацеливания на определенный участок опухолевой ткани с помощью внешнего магнитного поля, а установленная взаимосвязь магнитного момента с активностью НЧ в отношении клеточной линии MCF-7 имеет большие перспективы для клинического применения