МАГНИТНЫЕ НАНОЧАСТИЦЫ: ПОЛУЧЕНИЕ, СТАБИЛИЗАЦИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ

 

АННОТАЦИЯ

В статье представлен обзор последних достижений в области синтеза и стабилизации магнитных наночастиц, а также их промышленного и экологического применения. Обсуждаются достоинства и недостатки существующих методов синтеза и стабилизации магнитных наночастиц. Освещены применения магнитных наночастиц, включая биомедицинскую визуализацию, доставку лекарств, катализ, преобразование энергии и хранение данных, а также их экологические применения, связанные с рекультивацией почв, ремедиацией сточных и поверхностных вод, борьбой с загрязнением воздуха и зондирование окружающей среды. Обсуждены проблемы и тренды будущего развития технологий получения и использования магнитных наночастиц, включая разработку многофункциональных наночастиц, таргетную и персонализированную терапию и устойчивое производство. Потенциал магнитных наночастиц огромен, и ожидается, что в ближайшие годы их использование увеличится.

ABSTRACT

The article provides an overview of the latest achievements in the field of synthesis and stabilization of magnetic nanoparticles, as well as their industrial and environmental applications. The advantages and disadvantages of existing methods for the synthesis and stabilization of magnetic nanoparticles are discussed. The applications of magnetic nanoparticles, including biomedical imaging, drug delivery, catalysis, energy conversion and data storage, as well as their environmental applications related to soil remediation, wastewater and surface water remediation, air pollution control and environmental sensing, are highlighted. The problems and trends of the future development of technologies for the production and use of magnetic nanoparticles, including the development of multifunctional nanoparticles, targeted and personalized therapy and sustainable production, were discussed. The potential of magnetic nanoparticles is huge, and their use is expected to increase in the coming years.

 

Ключевые слова: Магнитные наночастицы, синтез, стабилизация, промышленное применение, применение в экологии, катализ, биомедицинская визуализация, доставка лекарственных средств.

Keywords: Magnetic nanoparticles, synthesis, stabilization, industrial applications, environmental applications, catalysis, biomedical imaging, drug delivery.

 

Введение

Магнитные наночастицы - это класс наноразмерных материалов, которые обладают уникальными магнитными свойствами, что делает их привлекательными для широкого спектра применений в различных областях науки и техники. Структура таких наночастиц обычно включает магнитно-восприимчивый сердечник, в качестве которого выступают элементы триады железа: железо, кобальт, никель и поверхностно активное вещество, выполняющее роль стабилизатора магнитной жидкости и обеспечивающее функционализацию. Благодаря своему небольшому размеру и большой площади поверхности магнитные наночастицы проявляют уникальные магнитные свойства, такие как суперпарамагнетизм, повышенная магнитная анизотропия и высокая магнитная восприимчивость, которые не наблюдаются в объемных материалах. Эти свойства делают их полезными для широкого спектра применений, включая адресную доставку лекарств, магнитную сепарацию, магнитную гипертермию и магнитно-резонансную томографию (МРТ).

В последние годы значительное внимание уделяется разработке новых методов синтеза и стабилизации для улучшения свойств и эксплуатационных характеристик магнитных наночастиц для различных промышленных и экологических применений [1]. Магнитные наночастицы стали важной темой исследований, направленных на изучение возможности регулирования их состава, формы и размеров, что привело к разработке новых смарт материалов с улучшенными характеристиками [2]. Были разработаны различные методы синтеза, включая совместное осаждение, термическое разложение, золь-гель и гидротермальные методы. Эти методы могут быть использованы для получения магнитных наночастиц различных размеров и форм, от сферических до стержнеобразных, и с различными магнитными свойствами. Стабилизация магнитных наночастиц имеет решающее значение для их использования в различных областях применения, поскольку она предотвращает агрегацию частиц и обеспечивает их стабильность в различных средах. Для стабилизации магнитных наночастиц используется функционализация поверхности и покрытие различными материалами, включая полимеры, поверхностно-активные вещества и неорганические соединения [3]. Эти покрытия также могут обеспечивать дополнительную функциональность, например, нацеливание на определенные клетки или ткани в биомедицинских приложениях [5,6]. Уникальные магнитные свойства магнитных наночастиц привели к их использованию в широком спектре медико-биологических и инженерно-экологических применений, включая транспортную доставку лекарств, контрастирующее средство при магнитно-резонансной диагностике, магнитную сепарацию, очистку сточных вод и восстановление окружающей среды. Несмотря на многочисленные преимущества магнитных наночастиц, существуют также проблемы, связанные с их синтезом и стабилизацией [4]. К ним также относится потенциальная токсичность некоторых материалов, содержащих магнитные наночастицы, что требует необходимость дальнейших исследований их воздействия на живые организмы и окружающую среду [5,6].

И все же, масштабируемость методов синтеза магнитных наночастиц и разработка экономически эффективных методов их промышленного производства являются определяющими факторами их применения.

1. Методы синтеза магнитных наночастиц

Современная практика получения магнитных смарт материалов оперирует различными методами синтеза магнитных наночастиц [7,8]. Трудно отдать предпочтение какому-либо методу синтеза, так как каждый из них обладает своими достоинствами, но и ограничениями, и недостатками. Рассмотрим их более подробно.

Совместное осаждение. Совместное осаждение является широко используемым методом синтеза магнитных наночастиц, в частности наночастиц оксида железа. В этом методе соли железа, такие как хлорид железа (III) или сульфат железа (II), растворяют в растворителе, например, в воде, и добавляют основание - гидроксид натрия или гидроксид аммония, для инициирования осаждения [8]. Затем полученные частицы промывают и сушат для удаления остатков солей или растворителей.

К преимуществам совместного осаждения относятся простота и относительная дешевизна получения наночастиц на основе магнетита, что делает его привлекательным вариантом для промышленного применения. Однако полученные частицы часто являются полидисперсными, с неправильными формами и размерами, что отражается на их магнитных свойствах и стабильности [8]. Кроме того, метод может привести к образованию примесей, которые, в конечном итоге могут повлиять на чистоту и функциональность полученных наночастиц.

Чтобы преодолеть некоторые из этих ограничений, в метод совместного осаждения были внесены различные модификации. Например, добавление поверхностно-активного вещества или стабилизатора, такого как поливиниловый спирт (ПВС), может улучшить распределение по размерам и стабильность полученных наночастиц [9,10]. Аналогичным образом, использование ультразвука или микроволнового излучения во время совместного осаждения может улучшить контроль размера и морфологии наночастиц.

Термическое разложение. Термическое разложение - это метод синтеза магнитных наночастиц путем термического разложения металлического прекурсора в высококипящем растворителе в присутствии поверхностно-активного вещества или покрывающего агента. Этот метод особенно полезен для синтеза монодисперсных наночастиц с контролируемым размером и формой [11], и обычно используется для синтеза наночастиц оксида железа.

При методе термического разложения прекурсор металла, например, ацетилацетонат железа или олеат железа, растворяют в высококипящем растворителе, таком как бензиловый спирт или 1-октадецен. Для стабилизации наночастиц и предотвращения их агломерации в раствор добавляют поверхностно-активное вещество или покрывающий агент, в качестве которого обычно применяют олеиновую кислоту или олеиламин. Затем раствор нагревают до высокой температуры выше 200°C, в результате чего предшественник металла разлагается, и образуются наночастицы контролируемого размера и формы [12]. Полученные наночастицы затем промывают и сушат для удаления любых остаточных поверхностно-активных веществ или растворителей.

Метод термического разложения обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами синтеза. Он позволяет точно контролировать размер и форму наночастиц, в результате чего получаются монодисперсные частицы с узким распределением по размерам. Метод также позволяет синтезировать наночастицы с высокой степенью кристалличности, что важно для многих применений. Кроме того, метод может быть легко расширен для промышленного производства [13].

Несмотря на свои преимущества, метод термического разложения также имеет некоторые ограничения. Высокие температуры, необходимые для синтеза, могут привести к образованию примесей, которые могут повлиять на чистоту и функциональность наночастиц. Кроме того, способ может быть дорогостоящим из-за использования высококипящих растворителей и поверхностно-активных веществ. Термическое разложение является полезным методом синтеза магнитных наночастиц с контролируемым размером и формой, в частности наночастиц оксида железа [14,15]. Этот метод обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами синтеза, но также имеет некоторые ограничения, которые необходимо учитывать.

В целом, метод термического разложения является важным инструментом в области синтеза магнитных наночастиц и имеет широкий спектр применений в промышленности и научных исследованиях.

Золь-гель метод. Золь-гель метод является универсальным и широко используемым методом синтеза магнитных наночастиц, в частности оксидов металлов, таких как наночастицы оксида железа и оксида кобальта. В этом методе алкоксиды металлов или соли металлов гидролизуются и конденсируются с образованием золя, который затем преобразуется в гель путем сшивания частиц.

Золь-гель процесс начинается с гидролиза алкоксидов металлов или солей металлов в растворителе, обычно, в водно-этанольной смеси с образованием золя. Затем золь выдерживают или сушат, чтобы способствовать росту частиц и агрегации. Затем полученный гель нагревают при высокой температуре, чтобы удалить растворитель и удалить все оставшиеся молекулы воды, в результате чего образуется твердая матрица из диоксида кремния, включающая наночастицы [16].

Золь-гель метод обладает рядом преимуществ перед другими методами синтеза. Он позволяет с большей точностью контролировать размер, форму и состав наночастиц. Кроме того, метод позволяет включать в наночастицы другие материалы, такие как полимеры или биомолекулы [17], что увеличивает их функциональность и расширяет область применения.

Несмотря на свои преимущества, золь-гель метод также имеет некоторые ограничения. Процесс довольно длителен и энергозатратен, а образующиеся частицы могут иметь широкое распределение по размерам и низкую кристалличность. Эти недостатки ограничивают применение золь-гель метода синтеза наночастиц в промышленных масштабах.

Чтобы преодолеть некоторые из этих ограничений, в золь-гель метод были внесены различные модификации. Например, использование поверхностно-активных веществ или матриц может улучшить распределение по размерам и кристалличность полученных наночастиц. Аналогичным образом, использование микроволнового или ультразвукового облучения может улучшить контроль размера частиц и сократить время обработки [16].

В целом, золь-гель метод остается универсальным и важным инструментом в области синтеза магнитных наночастиц и имеет широкий спектр применений в промышленности и научных исследованиях.

Гидротермальный синтез. Гидротермальный синтез - это метод синтеза магнитных наночастиц в условиях высокого давления и температуры в водной среде. Этот метод обычно используется для синтеза наночастиц оксидов металлов, таких как оксид железа, оксид марганца и оксид никеля. В методе гидротермального синтеза предшественник соли металла растворяют в воде и добавляют гидроксид натрия или аммиак для регулирования рН раствора. Затем раствор герметизируют в сосуде высокого давления и нагревают до высокой температуры, обычно выше 100°C, в течение определенного периода времени. Условия высокого давления и температуры способствуют образованию наночастиц с контролируемым размером и кристалличностью [7,17]. Полученные наночастицы обычно покрывают покрывающим агентом или поверхностно-активным веществом для предотвращения их агломерации и повышения их стабильности. Затем наночастицы промывают и сушат, чтобы удалить все остатки укупорочных средств или растворителей.

Метод гидротермального синтеза обладает целым рядом преимуществ. Он позволяет синтезировать высококачественные наночастицы с высокой кристалличностью и контролируемыми размером и формой. Кроме того, метод прост, экономичен и безвреден для окружающей среды, поскольку в качестве растворителя используется вода, и не требуются токсичные химикаты или органические растворители. Однако метод гидротермального синтеза также имеет некоторые ограничения, требующих взвешенного подхода [18]. И прежде всего, из-за дороговизны оборудования. Помимо этого, способ может оказаться малопригодным, или вообще, непригодным для синтеза наночастиц с определенным составом или свойствами.

И, несмотря на указанные недостатки гидротермального синтеза наночастиц, его нельзя сбрасывать со счетов при проведении научного эксперимента.

Метод микроэмульсии. Микроэмульсия - это метод синтеза магнитных наночастиц, который включает использование стабилизированной эмульсионной системы масло - вода. Эмульсионная система содержит водную и масляную фазы и поверхностно-активное вещество для стабилизации межфазной границы.

В микроэмульсионном методе предшественник металла растворяют в масляной фазе и добавляют восстановитель, способствующий образованию наночастиц. Затем эмульсию нагревают до определенной температуры и перемешивают в течение определенного времени, чтобы наночастицы могли образоваться и расти. Полученные наночастицы обычно покрывают поверхностно-активными веществами или полимерами, чтобы предотвратить их агломерацию и улучшить их стабильность. Затем наночастицы отделяются от эмульсионной системы центрифугированием или другими методами разделения и промываются растворителями для удаления любых остаточных поверхностно-активных веществ или примесей [19]. Микроэмульсионный метод также обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами синтеза. Во-первых он позволяет синтезировать наночастицы с контролируемым размером и узким распределением по размерам. Во-вторых, метод относительно прост, быстр и масштабируем, что делает его пригодным для промышленного производства.

К ограничениям микроэмульсионного метода получения магнитных наночастиц можно отнести то, что используемые реагенты, в частности поверхностно-активные и сопутствующие им вещества могут быть дорогостоящими, а полученные наночастицы могут не обладать высокой кристалличностью или однородной морфологией. Для частичного преодоления этих недостатков предприняты попытки модификации микроэмульсионного метода синтеза наночастиц, которые заключались в использовании смеси поверхностно-активных веществ или добавление сорастворителей, позвляющих улучшить распределение по размерам и кристалличность полученных наночастиц. Аналогичным образом, использование ультразвукового или микроволнового облучения также может улучшить контроль размера частиц и сократить время обработки [20].

«Зеленый» синтез. «Зеленый» синтез - это относительно новый метод синтеза магнитных наночастиц, целью которого является сведение к минимуму использования токсичных химикатов и растворителей и снижение воздействия процесса синтеза на окружающую среду. В методе используются природные и возобновляемые источники, такие как растительные экстракты, грибы и бактерии, в качестве восстановителей и стабилизаторов для синтеза наночастиц.

В методе зеленого синтеза растительные экстракты или другие природные источники добавляются к раствору, содержащему предшественник металла. Восстановители в природных источниках восстанавливают ионы металлов, что приводит к образованию наночастиц [21]. Затем полученные наночастицы покрывают стабилизирующими агентами или функционализируют для улучшения их свойств.

Метод "зеленого" синтеза обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами синтеза. Он экономичен, безвреден для окружающей среды и не требует использования токсичных химикатов или растворителей. Кроме того, этот метод позволяет получать наночастицы с уникальными свойствами, такими как функционализация поверхности и биосовместимость, которые полезны в различных областях применения, и в частности в биомедицине [22].

Однако метод "зеленого" синтеза также имеет некоторые ограничения. Процесс синтеза может быть относительно медленным, и полученные наночастицы могут иметь широкое распределение по размерам и меньшую кристалличность, чем те, которые получены традиционными методами синтеза. Кроме того, использование различных природных источников может привести к изменениям в процессе синтеза от партии к партии [23]. Несмотря на эти ограничения, метод зеленого синтеза успешно использовался для синтеза магнитных наночастиц с различным составом и свойствами, таких как оксид железа и наночастицы оксида железа с золотым покрытием, для различных применений в биомедицине, катализе и восстановлении окружающей среды [24,25,26].

2. Методы стабилизации магнитных наночастиц

Стабилизацию магнитных наночастиц предпринимают для предотвращения их агломерации и обеспечения их стабильности для различных применений. Для стабилизации магнитных наночастиц доступно несколько методов, включая модификацию поверхности, нанесение покрытия и функционализацию. Модификация поверхности заключается в прикреплении химических групп или молекул к поверхности магнитных наночастиц для предотвращения их агрегации и повышения их стабильности. Распространенные методы модификации поверхности включают силанизацию, фосфонизацию и карбоксилирование [27]. Эти методы основаны на присоединении функциональных групп, таких как амино-, гидроксильные или карбоксильные группы, к поверхности наночастиц для улучшения их диспергируемости и стабильности. Нанесение покрытия предполагает нанесение тонкого слоя органического или неорганического материала на поверхность магнитных наночастиц. Покрытие может защитить наночастицы от факторов окружающей среды и предотвратить их агломерацию. Распространенные материалы для нанесения покрытий включают полимеры, такие как полиэтиленгликоль (ПЭГ), хитозан и декстран [28]. Неорганические покрытия, такие как диоксид кремния и золото, также могут быть использованы для улучшения стабильности и биосовместимости наночастиц.

Функционализация предполагает прикрепление биологических молекул, таких как антитела, пептиды или ДНК, к поверхности магнитных наночастиц. Затем функционализированные наночастицы могут быть использованы для конкретных биологических применений, таких как адресная доставка лекарств, биосенсорика, иммунодиагностика. Распространенные методы функционализации включают конъюгацию, биотинилирование и методы на основе аптамеров.

В дополнение к этим методам для улучшения стабильности магнитных наночастиц также могут быть использованы методы физической стабилизации, такие как очистка и центрифугирование. В целом, выбор метода стабилизации зависит от конкретного применения и желаемых свойств наночастиц [29,30]. Для достижения оптимальной стабильности и функциональности магнитных наночастиц также может быть использована комбинация методов.

В таблице 1 приводится информация о технике стабилизации магнитных наночастиц с указанием их преимуществ и недостатков

Таблица 1.

Преимущества и недостатки методов стабилизации магнитных наночастиц

Техника стабилизации	Преимущества	Недостатки
Модификация поверхности	Улучшает диспергируемость и стабильность	Требует тщательного контроля процесса модификации поверхности, чтобы избежать изменения магнитных свойств наночастиц
Покрытие	Защищает наночастицы от воздействия факторов окружающей среды и предотвращает агломерацию	Материалы покрытия могут изменять магнитные свойства наночастиц или снижать их магнитный отклик
Функционализация	Позволяет применять их в конкретных биологических целях, таких как доставка лекарств или биосенсорика	Требуется специализированное оборудование и опыт для процессов сопряжения и функционализации
Обработка ультразвуком	Улучшает диспергируемость наночастиц в растворе	Может привести к повреждению или изменению поверхности наночастиц при слишком длительном воздействии ультразвуком или при слишком высокой частоте вращения
Центрифугирование	Отделяет наночастицы от агломератов или нежелательного материала	Может повредить или изменить поверхность наночастиц при слишком длительном центрифугировании или при слишком высокой скорости

 

3. Последние достижения в области синтеза и стабилизации магнитных наночастиц

Последние достижения в области синтеза и стабилизации магнитных наночастиц привели к значительному прогрессу в их промышленном применении и защите окружающей среды. Что касается синтеза, то «зеленые» методы с использованием натуральных продуктов или отходов привлекли внимание благодаря их экологичности и экономичности [31,32,33]. Более того, появились новые подходы, такие как микроволновый и электрохимический синтезы, как быстрые и эффективные методы получения магнитных наночастиц, характеризующиеся индивидуальными свойствами и уникальностью.

Что касается стабилизации наночастиц, разработаны новые методы модификации их поверхности, такие как гидравлический удар под воздействием ультразвука, лазерная абляция, ионное наслаивание и послойная сборка [7]. Для повышения стабильности и функциональности магнитных наночастиц применяют различные поверхностно-активные вещества и координирующие растворители [34,35].

Достоинства и недостатки этого способа стабилизации наночастиц показаны в таблице 2.

Таблица 2.

Достоинства и недостатки методов получения наночастиц в присутствии ПАВ-стабилизатора и в координирующих растворителях

	ПАВ-стабилизатор	Координирующий растворитель
Достоинства	Контроль размера частиц	Низкое содержание органических примесей
	Узкое распределение по размерам	Нетоксичные растворители
	Возможность контроля формы частиц	Простая процедура
	Низкая агломерация	Поверхность наночастиц доступна для модификации
	Диспергируемость
Недостатки	Высокое содержание органических примесей	Низкий контроль размера и формы нанокристаллов
	Токсичность ПАВ	Широкое распределение по размерам
	Ограниченная возможность модификации              поверхности	Склонность к агломерации
	Сложность процедуры	Ограниченная диспергируемость

 

Кроме того, растет интерес к разработке чувствительных к изменению внешних факторов воздействия покрытий, которые могут реагировать на внешнее воздействие, таких как температура, рН или свет, обеспечивая контролируемое высвобождение и целенаправленную доставку терапевтических агентов [36].

Еще одним недавним достижением в области магнитных наночастиц является разработка многофункциональных наночастиц, которые сочетают магнитные свойства с другими функциональными свойствами, такими как оптические, тепловые или электрические свойства. Эти многофункциональные наночастицы имеют потенциальное применение в ряде областей биомедицины, таких как визуализация, сенсорика и терапия.

В целом, недавние достижения в области синтеза и стабилизации магнитных наночастиц открывают большие перспективы для их использования в широком спектре промышленных и экологических применений, включая магнитную сепарацию, адресную доставку лекарств, восстановление окружающей среды и преобразование энергии [37]. Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять и оптимизировать свойства и эксплуатационные характеристики этих наночастиц для конкретных применений.

4. Промышленное применение магнитных наночастиц

Как уже отмечалось, магнитные наночастицы имеют широкий спектр промышленного применения благодаря своим уникальным магнитным свойствам, таким как высокая намагниченность, суперпарамагнетизм и биосовместимость. Здесь будут описаны некоторые из ключевых промышленных применений магнитных наночастиц .

Магнитная сепарация

Магнитная сепарация - это процесс, который использует магнитные свойства магнитных наночастиц для отделения молекул-мишеней или частиц из сложных смесей [36]. Этот метод нашел широкое применение в различных промышленных и биомедицинских приложениях, таких как очистка воды, пищевая промышленность и разработка лекарств.

Процесс магнитной сепарации обычно включает три стадии:

1 - Иммобилизацию магнитных наночастиц на твердом носителе или в суспензии;

2 - Добавление смеси, содержащей целевое вещество или частицу;

3- Применение внешнего магнитного поля для отделения магнитных наночастиц и мишени от остальной смеси.

Одним из преимуществ магнитной сепарации является ее селективность и эффективность, поскольку магнитные наночастицы могут специфически связываться с целевыми молекулами или частицами и разделять их даже в сложных смесях. Кроме того, магнитную сепарацию можно легко масштабировать и автоматизировать, что делает ее пригодной для крупномасштабного промышленного применения. Магнитная сепарация может быть осуществлена с использованием различных типов магнитных наночастиц, таких как наночастицы оксида железа, кобальта или никеля, различных размеров и форм [38]. Выбор магнитных наночастиц зависит от конкретной поставленной задачи и, конечно же, от свойств целевой молекулы или частицы.

В дополнение к магнитной сепарации магнитные наночастицы могут использоваться в сочетании с другими методами разделения, такими как хроматография или центрифугирование, для повышения их селективности и эффективности.

Биомедицинская визуализация

Биомедицинская визуализация является важным инструментом для диагностики и лечения многих заболеваний, а магнитные наночастицы стали многообещающими контрастными веществами для целого ряда методов визуализации. Магнитные наночастицы могут быть использованы в качестве контрастных веществ в магнитно-резонансной томографии (МРТ) и магнитной визуализации частиц (MPI). Эти два метода визуализации позволяют получать изображения биологических тканей и органов с высоким разрешением.

При МРТ магнитные наночастицы действуют как контрастные вещества, воздействуя на локальное магнитное поле, что приводит к изменениям интенсивности сигнала, которые могут быть обнаружены и использованы для создания изображений. Магнитные наночастицы, используемые в МРТ, обычно имеют сердцевину из оксида железа и покрыты биосовместимыми полимерами для повышения их стабильности и снижения токсичности [5,39].

Второй метод визуализации - MPI - это новый метод, который использует магнитные наночастицы для непосредственного измерения магнитного поля, генерируемого наночастицами, вместо обнаружения изменений в магнитном поле, как при МРТ. Этот метод имеет ряд преимуществ перед МРТ, включая более высокую чувствительность и разрешающую способность, а также возможность количественно определять концентрацию магнитных наночастиц.

Магнитные наночастицы также могут быть использованы в сочетании с другими методами визуализации, такими как флуоресцентная или позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), для повышения их чувствительности и специфичности [34]. Например, магнитные наночастицы, покрытые флуоресцентными красителями, могут быть использованы для флуоресцентной визуализации, в то время как магнитные наночастицы, меченные радиоактивными изотопами, могут быть использованы для ПЭТ-визуализации.

Использование магнитных наночастиц в качестве контрастных веществ в биомедицинской визуализации дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными контрастными веществами, таких как лучшая биосовместимость, более высокая специфичность и меньшая токсичность. При продолжении исследований и разработок магнитные наночастицы обладают потенциалом произвести революцию в области биомедицины и улучшить диагностику и лечение широкого спектра заболеваний.

Адресная доставка лекарств

Магнитные наночастицы благодаря своим уникальным магнитным свойствам, биосовместимости и способности воздействовать на определенные ткани или клетки, стали многообещающими носителями для адресной доставки лекарств. При доставке лекарств магнитные наночастицы могут использоваться для инкапсуляции и транспортировки лекарств к месту назначения, в то время как внешнее магнитное поле используется для контроля их высвобождения и распределения [35].

При этом магнитные наночастицы могут быть функционализированы различными типами молекул, такими как антитела, пептиды или аптамеры, для улучшения их специфичности и нацеливания. Более того, поверхность магнитных наночастиц может быть модифицирована различными функциональными группами, такими как амино-, карбоксильные или тиольные группы, для обеспечения конъюгации с лекарственными средствами или другими терапевтическими молекулами.

Одним из преимуществ магнитных наночастиц для доставки лекарств является их способность проникать через биологические барьеры, такие как гематоэнцефалический барьер, который может ограничивать доставку лекарств в мозг [35]. Магнитные наночастицы также могут быть использованы для нацеливания на конкретные клетки или ткани, такие как раковые клетки, путем функционализации наночастиц лигандами, которые связываются со специфическими рецепторами на поверхности клеток.

Высвобождение лекарств из магнитных наночастиц может быть вызвано различными раздражителями, такими как изменения температуры, рН или напряженности магнитного поля. Использование внешнего магнитного поля также может усилить накопление магнитных наночастиц в целевом участке и повысить терапевтическую эффективность лекарств [24].

В настоящее время в специальной литературе описаны примеры эффективного применения магнитных наночастиц, «нагруженных» протиоопухоливыми препаратами, антибиотеками и генами, для адресной доставки лекарств. Становится очевидным, что при дальнейших исследованиях и разработках магнитные наночастицы могут произвести революцию в области доставки лекарств и улучшить лечение многих заболеваний.

Гипертермическая терапия

Гипертермическая терапия – это эффективный и многообещающий метод лечения онкологических заболеваний, который использует магнитные наночастицы для выработки тепла внутри опухолевой ткани, приводящего к ее разрушению. Эта терапия включает инъекцию магнитных наночастиц в очаг опухоли с последующим применением переменного магнитного поля, которое заставляет наночастицы генерировать тепло посредством магнитного гистерезиса и броуновского движения.[40]

Тепло, выделяемое магнитными наночастицами, может вызвать повреждение опухолевых клеток, приводя к их гибели, при этом щадя окружающие здоровые ткани. Терапия гипертермией также может повысить эффективность других методов лечения рака, таких как химиотерапия или лучевая терапия, за счет повышения чувствительности опухолевых клеток к этим методам лечения [41]. Эффективность гипертермической терапии зависит от многих факторов, таких как размер, форма и состав магнитных наночастиц, а также частота и напряженность приложенного магнитного поля. Магнитные наночастицы, используемые в гипертермической терапии, обычно покрыты биосовместимыми полимерами для улучшения их стабильности и снижения токсичности.

Гипертермическая терапия имеет ряд преимуществ перед традиционными методами лечения рака, таких как меньшее количество побочных эффектов, меньшая токсичность и потенциал для повышения терапевтической эффективности [42, 43]. Однако необходимы дополнительные исследования для оптимизации параметров гипертермической терапии и разработки стратегий улучшения нацеливания и распределения магнитных наночастиц в опухолевой ткани [44].

Катализ

Магнитные наночастицы также показали себя многообещающими в катализе, сами выступая в качестве катализаторов, обеспечивая большую площадь поверхности и уникальные магнитные свойства, которые позволяют легко извлекать катализаторы из реакционной смеси для регенерирования и повторного использования. В результате затраты на извлечение отрабтанного катализатора и его регенрацию существенно снижаются, а сам процесс становится более технологичным [45]. Кроме того, магнитные наночастицы могут быть функционализированы различными типами лигандов или активных центров для повышения их каталитической активности и селективности, как это было показано в [46] при использовании магнитномеченных пивоваренных дрожжей в биосорбционных технологиях.

Магнитные наночастицы использовались в качестве катализаторов в различных реакциях, таких как окисление, восстановление, гидрирование и реакции сопряжения. Так, например, магнитные наночастицы, функционализированные палладием, использовались в каталитических реакциях очистки выхлопных автомобильных газов от монооксида углерода. Окислов азота и других вредных веществ, в то время как магнитные наночастицы, функционализированные железом, использовались при восстановлении органических соединений [47,48,49].

Таким образом, использование магнитных наночастиц в катализе дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными катализаторами, таких как повышенная эффективность, селективность и простота разделения и извлечения. Более того, магнитные наночастицы могут быть легко переработаны и использованы повторно, что делает их более устойчивой и экономичной альтернативой традиционным катализаторам.

В целом, использование магнитных наночастиц в катализе представляет собой многообещающую область исследований с потенциальным применением в различных промышленных процессах и восстановлении окружающей среды.

Преобразование энергии

Магнитные наночастицы продемонстрировали потенциал в области преобразования энергии, например, в области преобразования солнечной энергии и топливных элементов.

При преобразовании солнечной энергии магнитные наночастицы могут быть использованы для повышения эффективности солнечных элементов за счет усиления поглощения света и разделения зарядов [50],улучшая их общую производительность. В топливных элементах магнитные наночастицы могут выступать в качестве катализаторов для преобразования химической энергии в электрическую. Магнитные свойства наночастиц также могут способствовать их отделению и извлечению из реакционной смеси, позволяя повторно использовать их и снижая общую стоимость топливного элемента [51].

Более того, магнитные наночастицы могут быть использованы в качестве материалов для накопления тепловой энергии. Используя магнитные наночастицы с особыми тепловыми свойствами, наночастицы можно нагревать воздействием магнитного поля, а затем использовать для накопления тепловой энергии, которая может высвобождаться по требованию. Все перечисленные примеры убедительно доказывают, что использование магнитных наночастиц для преобразования тепловой и электрической энергии энергии открывает многообещающий потенциал для повышения эффективности и устойчивости энергетических систем. Однако необходимы дополнительные исследования для оптимизации свойств и эксплуатационных характеристик магнитных наночастиц для этих целей.

Хранение данных

Магнитные наночастицы также широко изучались на предмет их потенциального применения в хранении данных. Магнитные наночастицы можно использовать для создания носителей информации высокой плотности путем упорядочивания наночастиц и использования их магнитных свойств для хранения и извлечения информации.

Одним из преимуществ магнитных наночастиц при хранении данных является их способность сохранять магнитную информацию даже при воздействии внешних магнитных полей. Это обеспечивает стабильное и долгосрочное хранение данных. Кроме того, небольшой размер наночастиц позволяет создавать носители информации высокой плотности, которые могут хранить большие объемы данных в небольшом пространстве [42].

Магнитные наночастицы могут быть встроены в различные типы устройств хранения данных, такие как магнитные ленты, жесткие диски и магнитная оперативная память (MRAM). MRAM, в частности, продемонстрировала многообещающий потенциал в качестве высокопроизводительной и маломощной альтернативы традиционным технологиям памяти.

Однако при использовании магнитных наночастиц для хранения данных все еще существуют проблемы, требующие решения. Одной из основных проблем является достижение точного контроля магнитных свойств наночастиц, что необходимо для надежного и стабильного хранения данных [43]. Кроме того, необходимо улучшить масштабируемость и экономическую эффективность носителей информации на основе наночастиц, чтобы обеспечить их коммерциализацию.

5. Применение магнитных наночастиц в экологии

Магнитные наночастицы имеют потенциальное применение в различных областях охраны окружающей среды, включая очистку воды, экологическое зондирование и рекультивацию земельных угодий.

Очистка воды

При очистке воды магнитные наночастицы могут быть функционализированы специфическими лигандами или активными функцинальным группами для избирательного удаления загрязняющих веществ из воды, таких как тяжелые металлы, органические загрязнители и патогенные микроорганизмы [52]. Магнитные свойства наночастиц также могут способствовать их отделению и извлечению из обработанной воды, позволяя повторно использовать их и снижая общую стоимость процесса очистки.

Ниже приведены некоторые из ключевых применений магнитных наночастиц при очистке воды:

Удаление тяжелых металлов. Магнитные наночастицы могут быть функционализированы с применением специальных лигандов или покрытий, позволяющих селективно связывать тяжелые токсичные металлы, таких как ртуть, кадмий, свинец, хром, мышьяк и ряд других из больших объемов воды, а затем быть извлечены с помощью постоянного магнитного поля и регенерированы для последующего применения. Такой подход может обеспечить высокоэффективный и селективный метод удаления тяжелых металлов из сточных вод промышленных предприятий.

Удаление органических загрязнителей. Модификация магнитных наночастиц функциональными лигандами и специальными покрытиями позволяют также удалять органические вещества, например красители, пестициды, антибиотики и прочие фармацевтические препараты [53].

Обнаружение патогенов. Магнитные наночастицы, функционализирванные рецепторами или лигандами, избирательно связывающихся с патогенными микроорганизмами, такими как бактерии, вирусы и простейшие, могут быть использованы в качестве зондов в медико-биологических исследованиях и при угрозе применения биологического оружия. Такой подход может обеспечить высокочувствительный и селективный метод обнаружения патогенных микроорганизмов в воде.

Контроль загрязнения мембран. Магнитные наночастицы могут использоваться для контроля загрязнения мембран, применяемых в системах очистки и кондиционирования воды. Такая технология предполагает введение в очищаемую воду магнитных наночастиц и их удаление, уменьшая тем самым накопление загрязняющих веществ на поверхности мембраны.

Применение в агробиологической рекультивация почв

Восстановление почв является одним из потенциальных экологических применений магнитных наночастиц. Загрязнение почв тяжелыми металлами, органическими загрязнителями и другими поллютантами является серьезной экологической проблемой, которая может оказывать вредное воздействие на здоровье человека и экосистему. Традиционные методы рекультивации почвы, такие как выемка грунта и утилизация отходов или химическая обработка, являются дорогостоящими, отнимающими много времени и наносящими ущерб окружающей среде.

Поэтому применение функционализированных магнитых наночастиц, внесенных в почву, позволяют осуществить эффективную рекультивацию земельных угодий[54]. Удаление выполнивших свою функцию магнтных наночастиц довольно легко с помщью постоянного магнитного поля. Таким образом, использование магнитных наночастиц для рекультивации почв дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами, включая повышенную селективность, снижение стоимости и сведение к минимуму воздействия на окружающую среду [55].

Однако при использовании магнитных наночастиц для рекультивации почв все еще существуют проблемы, требующие решения. Одной из проблем является достижение избирательного связывания наночастиц с загрязняющими веществами при минимизации воздействия на природные свойства почвы. Кроме того, необходимо улучшить масштабируемость и экономическую эффективность восстановления почвы на основе наночастиц, чтобы обеспечить их широкое применение.

Борьба с загрязнением воздуха

Загрязнение воздуха является серьезной экологической проблемой, которая может оказывать вредное воздействие на здоровье человека и экосистему в целом. Магнитные наночастицы потенциально могут быть использованы в борьбе с загрязнением воздуха для удаления загрязняющих веществ из воздуха, таких как твердые частицы и летучие органические соединения (ЛОС) [56,57].

Одним из возможных применений магнитных наночастиц в борьбе с загрязнением воздуха является каталитическая очистка воздуха. Магнитные наночастицы могут быть функционализированы с помощью специальных катализаторов, таких как оксиды металлов, для повышения их способности расщеплять загрязняющие вещества в воздухе. Магнитные свойства наночастиц также могут обеспечить их извлечение и повторное использование в последующих процессах очистки воздуха.

К этим же потенциальным применениям магнитных наночастиц в очистке воздушной среды является магнитная фильтрация воздуха. В этом случае магнитные наночастицы могут быть включены в воздушные фильтры для улавливания и удаления твердых частиц из воздуха.

Недавние исследования продемонстрировали возможность применения магнитных наночастиц, покрытых диоксидом титана, в каталитической очистке воздуха для удаления из него летучих органических соединений (ЛОС).

К проблемам применения магнитных наночастиц для очистки воздушной среды можно отнести все те же, что и в уже описанных выше случаях, т.е. недостаточное количество производимых промышленностью магнитных наночастиц (товарной продукции) и необходимость взвешенного подхода в оценке экономической целесообразности их применения.

6. Проблемы и перспективы на будущее

Завершая экскурс в проблему получения наночастиц, их стабилизации и промышленного использования, очерчиваем круг применения этих технологий в науке и технике.

1. Магнитная сепарация для очистки и рекуперации материалов. Магнитная сепарация для удаления загрязняющих веществ из воды и почвы

2. Обнаружение и мониторинг загрязнителей окружающей среды, таких как тяжелые металлы и органические загрязнители.

3. Рекультивация почвы для удаления загрязняющих веществ.

4. Борьба с загрязнением воздуха для удаления твердых частиц и летучих органических соединений.

5. Преобразование энергии для производства возобновляемой энергии.

6. Катализаторы для химико-технологических процессов.

7.Зондирование окружающей среды для обнаружения и мониторинга загрязнений.

8. Биомедицинская визуализация и адресная доставка лекарств для таргетной терапии.

9. Гипертермическая терапия для лечения онкологических заболеваний.

С большой уверенностью можно сказать, что круг применения магнитных наночастиц еще до конца не очерчен, и следует ожидать новых прорывных технологий.

Однако для этого настоятельно требуется решить следующие задачи :

1. Масштабируемость: Многие методы синтеза магнитных наночастиц все еще находятся на лабораторной стадии и их еще предстоит масштабировать для коммерческого производства. Это ограничивает практическое использование магнитных наночастиц в промышленности.

2. Стабильность и биосовместимость: Долгосрочная стабильность и биосовместимость магнитных наночастиц должны быть тщательно исследованы, прежде чем их можно будет безопасно использовать в биомедицинских целях и для защиты окружающей среды.

3. Стоимость: Стоимость получения магнитных наночастиц может быть высокой, особенно для некоторых более сложных методов синтеза. Это ограничивает их широкое применение в промышленности и других областях применения.

4. Регенерация, повторное использование и утилизация: Хотя магнитные наночастицы можно легко отделить и рекуперировать, все еще существует необходимость в разработке эффективных и рентабельных методов переработки, которые сводят к минимуму отходы и способствуют экологичности.

5. Стандартизация: Существует необходимость в стандартизации методов синтеза, определения характеристик и оценки эффективности магнитных наночастиц. Это позволит проводить сравнение результатов различных исследований и обеспечит разработку надежных и воспроизводимых методов.

Несмотря на эти проблемы, будущее магнитных наночастиц выглядит светлым. Вот некоторые перспективы на будущее:

1. Достижения в методах синтеза: Разрабатываются новые методы синтеза, которые являются более эффективными, рентабельными и масштабируемыми. Это позволит широко использовать магнитные наночастицы в различных областях науки и техники.

2. Многофункциональные наночастицы: Растет интерес к разработке многофункциональных магнитных наночастиц, которые могут выполнять несколько задач одновременно, таких как визуализация, доставка лекарств и гипертермическая терапия.

3. Целенаправленная и персонализированная терапия: Магнитные наночастицы могут быть функционализированы специфическими молекулами, которые нацелены на конкретные клетки или ткани, что позволяет проводить целенаправленную и персонализированную терапию различных заболеваний.

4. Экологический мониторинг и рекультивация: Магнитные наночастицы могут использоваться в экологическом мониторинге и рекультивации для обнаружения и удаления загрязняющих веществ из почвы, воды и воздуха.

5. Устойчивое производство: Растет интерес к разработке устойчивых методов производства магнитных наночастиц, которые сводят к минимуму отходы и способствуют экологической устойчивости.

Выводы

Магнитные наночастицы стали универсальным и многообещающим классом материалов с многочисленными промышленными и экологическими применениями. Были разработаны различные методы синтеза, включая совместное осаждение, золь-гель, термическое разложение, гидротермальный синтез, микроэмульсионный и экологичный синтез. Методы стабилизации, такие как нанесение покрытия на поверхность, также были разработаны для повышения стабильности и биосовместимости магнитных наночастиц. Магнитные наночастицы нашли применение в различных отраслях промышленности, включая биомедицинскую визуализацию, доставку лекарств, катализ, преобразование энергии и хранение данных. В области охраны окружающей среды магнитные наночастицы использовались для контроля загрязнения, экологического зондирования, рекультивации почв и очистки воды. Однако все еще существуют некоторые проблемы, которые необходимо решить, такие как масштабируемость, стабильность, стоимость, вторичная переработка и стандартизация. Будущие перспективы магнитных наночастиц включают разработку многофункциональных наночастиц, целенаправленную и персонализированную терапию, мониторинг и восстановление окружающей среды, а также устойчивое производство. В целом, потенциал магнитных наночастиц огромен, и ожидается, что в ближайшие годы их использование будет только расширяться.

 

Список литературы:

1. Anand K., Gengan R. M. (2021). Synthesis of Magnetic Nanoparticles: A Comprehensive Review. Materials Today Chemistry, 22, 100467. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2021.100467
2. Chen Y., Chen H. (2020). Stabilization of magnetic nanoparticles for biomedical applications. Journal of Materials Chemistry B, 8(20), 4365-4382. https://doi.org/10.1039/d0tb00561a
3. Gómez-Pastora J., Bringas E., Ortiz I., Irusta, S. (2020). Magnetic nanoparticles for environmental applications: a review. Journal of Cleaner Production, 252, 119874. https://doi.org/10.1016/ j.jclepro.2019.119874
4. Kavitha T., Subramanian B. (2021). Magnetic nanoparticles: synthesis, stabilization and applications – a review. RSC Advances, 11(25), 15116-15134. https://doi.org/10.1039/d1ra01681f
5. Mahmoudi M., Hofmann H., Rothen-Rutishauser B., Petri-Fink A. (2012). Assessing the in vitro and in vivo toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Chemical Reviews, 112(4), 2323-2338. https://doi.org/10.1021/cr2002596
6. Kharisov B. I., Dias H. R., Kharissova O. V. (2017). Magnetic nanoparticles: preparation, physical properties, and applications in biomedicine. Nanoscale Research Letters, 12(1), 1-14. https://doi.org/10.1186/s11671-017-1924-9
7. Михайлов М. Д.(2012). Химические методы получения наночастиц и наноматериалов. – СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2012., 1-259.
8. Аронбаев Д.М., Аронбаев С.Д., Насимов А.М., Васина С.М. , Эргашев И.М., Насимов Х.М., Али-Ахунов А.(2013). Синтез и исследование суперпарамагнитных свойств наночастиц магнетита и магнитных жидкостей на их основе.Научный Вестник СамГУ , 5:.97-101.
9. Salazar-Alvarez G., Hedayati M. K., Gubarevich, T. M. (2020). Stabilizing strategies for magnetic nanoparticles in biomedical applications. Journal of Materials Chemistry B, 8(35), 7793-7813. https://doi.org/10.1039 d0tb01168e
10. Kumar R., Barakat M. A., Paul S. (2021). Advances in magnetic nanoparticles for environmental remediation: A comprehensive review. Science of the Total Environment, 775, 145834. https://doi.org/10.1016/ j.scitotenv. 2021.145834
11. Tahir N., Yasmin A., Noreen S., Noor T. (2021). Magnetic nanoparticles: synthesis, surface functionalization, and applications. Journal of Nanoparticle Research, 23(2), 1-25. https://doi.org/10.1007/s11051-021-05297-9
12. Wang C., Wang K., Zhang X., Li, Z. (2021). Magnetic nanoparticles for water treatment: Synthesis, stabilization, and applications. Journal of Materials Science & Technology, 92, 1- 15. https://doi.org/10.1016/ j.jmst.2020. 11.002
13. Khan I., Saeed K., Khan I., Nanotechnology, A. (2020). Synthesis and Applications of Magnetic Nanoparticles. Arabian Journal for Science and Engineering, 45(3), 2113-2131. https://doi.org/10.1007/s13369-019-04201-8
14. Asmatulu R., Ma H. (2019). Recent advances in synthesis and stabilization of magnetic nanoparticles for environmental applications. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(1), 102836. https://doi.org/10.1016/ j.jece.2018.11.044
15. Singh G., Rawat K., Soni R., Khan S. A. (2021). Magnetic nanoparticles for the treatment of wastewater: A comprehensive review. Journal of Molecular Liquids, 330, 115740. https://doi.org/10.1016/ j.molliq. 2021. 115740
16. Wang H., Zhang X., Li Y., Cai, Y. (2019). Recent advances in synthesis and applications of magnetic nanoparticles for wastewater treatment. Environmental Science and Pollution Research, 26(8), 7565-7585. https://doi.org/10.1007/s11356-019-04604-6
17. Jana S., Paul T., Chattopadhyay K. (2018). A review on recent advances in magnetic nanoparticle-based detection and biosensor application. Journal of Materials Science, 53(9), 6525-6558. https://doi.org/10.1007/s 10853-018-2019-1
18. Giri J., Debnath S. (2021). Green synthesis of magnetic nanoparticles and their environmental applications: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9(1), 105180. https://doi.org/10.1016/ j.jece.2020. 105180
19. Jaiswal A., Koul V., Dinda, A. (2018). Magnetic nanoparticles: A comprehensive review on synthesis, characterization and biomedical applications. Acta Biomaterialia, 73, 1-18. https://doi.org/10.1016/ j.actbio.2018. 04.044
20. Amiri A., Shokuhfar A. (2018). Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: Synthesis, surface engineering, and applications. Journal of Nanoparticle Research, 20(8), 237.  https://doi.org/10.1007/s11051-018-4316-6
21. Polshettiwar V., Luque R., Fihri A. (2011). Magnetically recoverable nanocatalysts. Chemical Reviews, 111(5), 3036-3075. https://doi.org/10.1021 /cr100109t
22. Guo X., Liu Y., Li Z., Zhang Q., Wang X. (2019). Synthesis and biomedical applications of magnetic nanoparticles. Journal of Nanomaterials, 2019, 7024754. https://doi.org/10.1155/2019/7024754
23. Akbarzadeh A., Rezaei-Sadabady R., Davaran S., Joo S. W., Zarghami N., Hanifehpour Y., Samiei M., Kouhi M., Nejati-Koshki K., Lotfibakhshaiesh N. (2013). Liposome: classification, preparation, and applications. Nanoscale research letters, 8(1), 102. https://doi.org/10.1186/ 1556-276X-8-102
24. Alphandéry E. (2018). Iron oxide nanoparticles for therapeutic applications. Drug Discovery Today, 23(7), 1417–1433. https://doi.org/10.1016/ j.drudis. 2018.04.011
25. Sun C., Lee J. S. H., Zhang M. (2008). Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery. Advanced Drug Delivery Reviews, 60(11), 1252-1265. https://doi.org/10.1016/ j.addr. 2008. 03.018
26. Balasubramanian S. K., Yang L., Yung L. Y. L., Ong C. N., Ong, W. Y. (2010). Characterization, purification, and stability of rosmarinic acid extracted from Orthosiphon stamineus. Food Chemistry, 123(2), 496-503. https://doi.org/10.1016/ j.foodchem.2010. 04.015
27. Das R. K., Goenka S., Sarma H. D. (2018). Magnetic nanoparticles for biomedical applications. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 18(11), 7241-7261. https://doi.org/10.1166/jnn.2018.15528
28. Gupta A. K., Gupta M. (2005). Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Biomaterials, 26(18), 3995-4021. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2004.10.012
29. Duan J., Yu Y., Li Y., Yu Y., Li Y., Huang P., Zhou, X. (2020). Advanced synthesis and stabilization of magnetic nanoparticles: A comprehensive review of recent progress. Journal of Materials Chemistry B, 8(33), 7102-7117. https://doi.org/10.1039/D0TB01166C
30. Lu H., Wang J., Bai Y., Lang J., Zhang X. (2018). Advances in synthesis, functionalization, and bioapplications of magnetic nanoparticles. Journal of Nanomaterials, 2018, 8485195. https://doi.org/10.1155/2018/ 8485195
31. Аронбаев С.Д., Насимов А.М. Аронбаев Д.М.(2016). Магнито-управляемые смарт-биосорбенты на основе клеточных стенок пивоваренных дрожжей и наноструктурированного магнетита // Вестник Национального университета Узбекистана, 3/2.
32. Аронбаев Д.М., Аронбаев С.Д., Насимов А.М. (2017). Изучение взаимодействия клеток пивоваренных дрожжей Saccharomyces cerevisiae с магнитными жидкостями. Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн., 2(32).URL: http://7universum.com/ru/ nature/archive/ item/4185
33. Aronbaev S.D., Nasimov A.M., Aronbaev D.M.(2015). Рotential of biosorptional technologies. WORLD SCIENCE“New Opportunities in the World Science” , №1 (August 22-23, 2015, Abu-Dhabi, UAE),22-26.
34. Li X., Liu J., Wu X. (2021). Recent advances in the synthesis and applications of magnetic nanoparticles. Journal of Nano materials, 2021, 1-26. https://doi.org/ 10.1155/2021/ 6629727
35. Shi W., Wang J. (2021). Recent advances in the synthesis and stabilization of magnetic nanoparticles for biomedical applications. Nanomaterials, 11(1), 1-20. https://doi.org/10.3390/ nano11010001
36. Kim D. H., Lee S. H., Chen X. (2017). Nanoparticle-enabled selective destruction of cancer cells through magnetic activation. Journal of Materials Chemistry B, 5(32), 6437- 6450. https://doi.org/10.1039/ C7TB01151J
37. Wang J., Chen H. (2019). Recent advances in magnetic nanoparticles for environmental applications. Current Opinion in Chemical Engineering, 24, 30-37. https://doi.org/10.1016/j.coche. 2019.02. 010
38. Liu C., Li X., Yang H., Fu X., Wang, Y. (2020). Recent advances in the synthesis and application of magnetic nanoparticles for water treatment. Environmental Science and Pollution Research, 27(14), 16177-16192. https://doi.org/10.1007/s11356-020-08445-2
39. Аронбаев Д.М., Исмаилов З.Ф., Насимов А.М., Аронбаев С.Д., Кабулов Б.Д. (2014). Эта тонкая грань между «нано» и «био». Научный Вестник СамГУ, 5.: 110-123.
40. Zhang W., Xie Y., Xu Q. (2020). Recent advances in the synthesis and application of magnetic nanoparticles for drug delivery. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 20(8), 4469-4480. https://doi.org/ 10.1166/ jnn.2020.18264.
41. Lima-Tenório M. K., Tenório-Neto E. T., Guilger M., Gehrke I. L. S., Guilger-Casagrande M., Tenório J. A. S. (2020). Magnetic nanoparticles: synthesis, stabilization, functionalization, characterization, and applications in biotechnology. Chemical Engineering Journal, 394, 125095. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.125095
42. Yan X., Song Y., Zhu C., Li J., Wei W. (2020). Progress in the synthesis, surface modification and application of magnetic nanoparticles in biomedicine. Journal of Materials Chemistry B, 8(31), 6562-6580. https://doi.org/10.1039/d0tb01153b
43. Mahmoudi M., Hofmann-Amtenbrink M. (2020). Structural, magnetic and surface characterization of iron oxide nanoparticles for biomedical applications. Nanomedicine, 15(17), 1673-1675.https://doi.org/10.2217/ nnm-2020-0278
44. Wu W., He Q., Jiang C., Zhou B. (2017). Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis and surface functionalization strategies. Nanoscale Research Letters, 12(1), 1-13. https://doi.org/10.1186/s11671-017-2234-3
45. Wang Y., Zhang X., Li X., Wang Z., Wang, Y. (2020). Recent advances in magnetic nanoparticles for environmental applications: Synthesis, characterization, and environmental applications. Science of the Total Environment, 722, 137935.  https://doi.org/10.1016/ j.scitotenv.2020. 137935
46. Аронбаев С.Д. (2018). Биосорбция и мы (монография). - Казань, Изд-во БУК, 2018, 197-252.
47. Yu J., Li Y., Wu J., Chen, J. (2018). Recent advances in magnetic nanoparticles for water treatment. Environmental Science and Pollution Research, 25(8), 7281-7292. https://doi.org/10.1007/s11356-017-1065-8
48. Chen Z., Yin M., Ren J., Qu X. (2019). Recent advances in magnetic nanoparticles for advanced environmental applications. Environmental Science and Nano, 6(5),1259-1282. https://doi.org/10.1039/c8en01194b
49. Liu X., Wang D., Li Y., Liu Y., Sun, X. (2021). Recent advances in magnetic nanoparticles for environmental remediation. Chemosphere, 272, 129695. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.129695
50. Zhan Y., Yang, J., Wang, Y. (2020). Recent advances in the synthesis and application of magnetic nanoparticles for adsorption and removal of heavy metal ions from water. RSC Advances, 10(56), 33726-33738. https://doi.org/10.1039/d0ra05345f
51. Wang Y., Cui H., Li Y., Su J., Jiang Y. (2021). Review on recent advances in the synthesis and applications of magnetic nanoparticles. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 21(3), 1568-1581. https://doi.org/10.1166/jnn.2021.18789
52. Roca A. G., Morales M. P., Serna C. J., O'Grady K. (2020). Recent advances in magnetic nanoparticles for environmental applications. Journal of Hazardous Materials, 384, 121390. https://doi.org/10.1016/ j.jhazmat.2019. 121390
53. Аронбаев Д.М., Аронбаев С.Д.(2017). Биосорбция красителей из водных растворов с помощью магнитомодифицированных пивоваренных дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Вода: химия и экология, 3 , 56-61.
54. Wang Z., Wang J., Zhang X. (2021). Recent advances in the application of magnetic nanoparticles for environmental remediation. Journal of Environmental Management, 278, 111584. https://doi.org/10.1016/ j.jenvman.2020.111584
55. Wan, J., Wang Z., Xu S., Zhang X. (2020). Recent advances in magnetic nanomaterials for water treatment. Journal of Materials Chemistry A, 8(19), 9365-9389. https://doi.org/10.1039/d0ta01707h
56. Ma Z., Zhao W., Zhang J. (2020). Magnetic nanoparticles for environmental remediation: a review. Journal of  Environmental Sciences, 87, 11-26. https://doi.org/10.1016/ j.jes.2019.07.004#
57. Wang L., Li C., Wang J., Huang W., Sun, D. (2021). Recent advances in magnetic nanocomposite adsorbents for wastewater treatment. Chemical Engineering Journal, 405, 126768. https://doi.org/10.1016/ j.cej.2020.126768