2D-BN nanoparticles as a spectroscopic marker and drug delivery system with protection properties

An application of 2D-BN nanoparticles as a spectroscopic marker, weak luminescent marker and anticancer drug (doxorubicin, DOX) delivery system with protection properties was studied for the LNCaP strains of cancer cells using FTIR and Raman spectroscopy for analysing the cancer cells, cells with BN, the cancer cells with DOX, and the cancer cells with BN nanoparticles loaded by DOX. Study of IR absorption and Raman spectra of the LNCaP strains of cancer cells incubated with 2D-BN nanoparticles for 1 hour showed that the 2D-BN nanoparticles could pass through the cell membrane and localize inside the membrane or close to the membrane in the cytoplasm of the cells. We registered the spectra of the disturbed lipids during the DOX-2D-BN passing through the membrane. After incubation for 2 hours and more, spectral changes in other structural components of the cell (nuclei, cytoplasm, mitochondria) can be registered. Confocal microscopy showed that a gold nanostructured support enhances the fluorescence of the cancer cells with 2D-BN as well as that with DOX, however the double action of 2D-BN and DOX on the cancer cells aggravates the emission property of the studied system. An MTT test showed that the toxicity of DOX on the 2D-BN nanoparticles is less than that on the reference cells, and at the same time the efficiency of the DOX action on the cancer cells does not change

Optical properties of graphene oxide coupled with 3D opal based photonic crystal

International audienc

ЗАСТОСУВАННЯ ТОНКИХ ЕЛЕКТРОПОЛІМЕРІЗОВАНИХ ПЛІВОК ПОЛІПІРОЛА ТА ПОЛІАНІЛІНА В ЯКОСТІ ЧУТЛИВИХ ШАРІВ В МАСИВАХ ХЕМОРЕЗИСТИВНИХ СЕНСОРІВ

In this work chemosensitivity of the thin electropolymerized polypyrrole and polyaniline films is studied by analysis of the experimental data obtained from the arrays of electroconductive polymer sensors. Sensor response towards vapors of various organic solvents is analyzed and several possible mechanisms of interaction of the organic solvent with the doped polymer film is considered. By comparative study of the polypyrrole and polyaniline-based sensors responses an explanation of dependence of senor response on analyte acidity and polarity factors is proposed.В работе изучены хемочувствительные свойства тонких электрополимеризованных пленок полипиррола и полианилина посредством анализа экспериментальных данных полученных с массивов электропроводящих полимерных сенсоров. Проанализированы отклики сенсоров на пары различных органических растворителей и рассмотрены некоторые возможные механизмы взаимодействия органического растворителя с допированным полимером. Проведено сравнение откликов сенсоров на основе полипиррола и полианилина и предложено объяснение зависимости откликов от показателей кислотности и полярности аналитов.В роботі вивчені хемочутливі властивості тонких електрополімерізованих плівок поліпірола та поліаніліна за допомогою аналізу експериментальних даних отриманих з масивів електропровідних полімерних сенсорів. Проаналізовані відгуки сенсорів на пари різних органічних розчинників й розглянуті деякі можливі механізми взаємодії органічного розчинника з допованим полімером. Проведено порівняння відгуків сенсорів на основі поліпірола та поліаніліна і запропоновано пояснення залежності відгуків від показників кислотності й полярності аналіту

ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕНСОРА НА ОСНОВІ ПОЛІАНІЛІНУ В СТЕХІОМЕТРІЇ (1 ↔ 4)

A model of interaction of an analyte with a chemoresistive sensor is offered. According to the model, a receptor molecule can conduct a current after binding four molecules of analyte. It is taken into account the process of penetration of the analyte into the sensor and noninstantaneous filling of a chamber containing the sensor with analyte, which is characteristic of the experimental configuration used. A system of nonlinear differential equations is derived that describes the kinetics of processes in the investigated analyte–chemosensor system. Using the proposed theoretical model and the experimental data for the acetone–chemosensor system based on polyaniline, wedetermine the values of structural-functional characteristics of the chemosensor which were not estimated before (the total number of receptors in the polymer, the current through a single conducting receptor, association–dissociation rate constants of acetone molecule with receptor molecule, and rate constants of exchange with acetone between the polymer and the environment). The developed theoretical model satisfactory reproduces the experimental kinetic curve of the current through the sensor for the time range for which we have reliable experimental data.Разработана модель взаимодействия аналита с хеморезистивным сенсором, согласно которой рецепторная молекула может проводить ток после присоединения к ней четырёх молекул аналита. Учитывается процесс проникновение аналита в объём сенсора, а также не мгновенное заполнение камеры, в которой находится сенсор, характерное для используемой экспериментальной конфигурации. Выведена система нелинейных дифференциальных уравнений, которая описывает кинетику процессов в исследуемой системе аналит–хемосенсор. Используя предложенную теоретическую модель и экспериментальные данные для системы ацетон–хемосенсор на основе полианилина, найдены значения для неизвестных ранее структурно-фуркциональных характеристик хемосенсора (полное число рецепторов в полимере, ток через один проводящий рецептор, константы скоростей реакций адсорбции и десорбции молекул ацетона с рецепторными молекулами, константы скоростей обмена ацетоном между полимером и внешним пространством). Разработанная теоретическая модель удовлетворительно воспроизводит экспериментальную кинетическую кривую тока через сенсор для той её части, для которой имеются надежные экспериментальные данные.Розроблено модель взаємодії аналіту з хеморезистивним сенсором, згідно якої рецепторна молекула здатна проводити струм після приєднання до неї чотирьох молекул аналіту. Враховано процес проникнення аналіту в об’єм сенсора, а також характерне для використаної експериментальної конфігурації не миттєве заповнення камери, у якій знаходиться сенсор. Виведено систему нелінійних диференціальних рівнянь, яка описує кінетику процесів у досліджуваній системі аналіт–хемосенсор. Використовуючи запропоновану теоретичну модель і експериментальні дані для системи ацетон–хемосенсор на основі поліаніліну, знайдено значення для невідомих раніше структурно-функціональних характеристик хемосенсора (повна кількість рецепторів у полімері, струм через один провідний рецептор, константи швидкостей реакцій адсорбції й десорбції молекул ацетону з рецепторними молекулами, константи швидкості обміну ацетоном між полімером і зовнішнім простором). Розроблена теоретична модель задовільно відтворює експериментальну кінетичну криву струму через сенсор в тій її частині, для якої є надійні експериментальні дані

Organic Solvent-Free, One-Step Engineering of Graphene-Based Magnetic-Responsive Hybrids Using Design of Experiment-Driven Mechanochemistry

In this study, we propose an organic solvent-free, one-step mechanochemistry approach to engineer water-dispersible graphene oxide/superparamagnetic iron oxide (GO/SPIOs) hybrids, for biomedical applications. Although mechanochemistry has been proposed in the graphene field for applications such as drug loading, exfoliation or polymer-composite formation, this is the first study to report mechanochemistry for preparation of GO/SPIOs hybrids. The statistical design of experiment (DoE) was employed to control the process parameters. DoE has been used to control formulation processes of other types of nanomaterials. The implementation of DoE for controlling the formulation processes of graphene-based nanomaterials is, however, novel. DoE approach could be of advantage as one can tailor GO-based hybrids of predicted yields and compositions. Hybrids were characterized by TEM, AFM FT-IR, Raman spectroscopy, and TGA. The dose–response magnetic resonance (MR) properties were confirmed by MR imaging of phantoms. The biocompatibility of the hybrids with A549 and J774 cell lines was confirmed by the modified LDH assay