Магнітно-люмінесцентна нанокомпозитна система СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ : синтез, характеризація, поглинання макрофагами

Abstract

Мультифункціональний магнітно-люмінесцентний нанокомпозит СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ синтезовано копреципітацією солей європію(III) і гадолінію(III) на магнітному ядрі з подальшою термальною декомпозицією. Структуру, фазу та люмінесцентні властивості досліджено за допомогою трансмісійної електронної мікроскопії (ТЕМ), рентгенофазового аналізу та фотолюмінесцентної спектроскопії. Проведено тестування впливу композита на життєздатність макрофагів J774 і його поглинання цими клітинами шляхом фарбування трипановим синім та акридином помаранчевим відповідно. Згідно з результатами ТЕМ, композитні наночастинки круглої форми із середнім діаметром 200 нм. Спостерігаються інтенсивні червоні фотолюмінесцентні смуги, характерні для іонів Eu³⁺. Оксид гадолінію — обов'язковий компонент для запобігання згасанню люмінесценції Eu³⁺. Завдяки люмінесцентним і феромагнітним властивостям, високому рівню виживання та фагоцитарному індексу такі нанокомпозити є привабливими для тераностики, зокрема діагностики і лікування раку за допомогою локальної гіпертермії, а також для цільової доставки ліків.

Мультифункциональный магнитно-люминесцентный нанокомпозит СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ : Eu₂O₃ синтезирован копреципитацией солей европия(ІІІ) и гадолиния(ІІІ) на магнитном ядре с дальнейшей термальной декомпозицией. Структура, фаза и люминесцентные свойства исследованы с использованием трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ), рентгеноструктурного анализа и фотолюминесцентной спектроскопии. Проведено тестирование влияния композита на жизнеспособность макрофагов J774 и его поглощения этими клетками путем окрашивания трипановым синим и акридиновым оранжевым соответственно. Согласно результатам ТЭМ, композитные наночастички круглой формы со средним диаметром 200 нм. Наблюдаются интенсивные красные фотолюминесцентные полосы, характерные для ионов Eu³⁺. Оксид гадолиния является обязательным компонентом для избежания тушения люминесценции Eu³⁺. Благодаря люминесцентным и ферромагнитным свойствам, высокому уровню выживания и фагоцитарному индексу такие нанокомпозиты являются привлекательными для тераностики, в частности диагностики и лечения рака при помощи локальной гипертермии, а также для целевой доставки лекарств.

Multifunctional magnetic-luminescent nanocomposite СoFe₂O₄@SiO₂@Gd₂O₃ is synthesized by the co-precipitation of salts of europium(III) and gadolinium(III) on a magnetic core CoFe₂O₄@SiO₂ with the further thermal decomposition. The structure, phase, and luminescence properties are studied, by using the transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction, and photoluminescent spectroscopy. The composite is tested for the survival of J774 macrophages and its engulfment by phagocytosis, by using trypan blue and acridine orange, respectively. Composite nanoparticles are spheres with a mean diameter of 200 nm according to the TEM images. Characteristic intensive red photoluminescent bands of Eu³⁺ ions are observed. Gadolinium oxide is a necessary component to prevent the Eu³⁺ luminescence concen t ra tion quenching. Due to luminescent and ferromagnetic properties, high survival, and phagocytic index, such na no composites are attractive for theranostics, in particular, cancer diagnostics, treatment by local hyperthermia, and for targeted drug delivery.