جسيمات نانوية من الحديد

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

جزيئات الحديد النانوية هي جزيئات من معدن الحديد بأحجام دون الميكرومتر . [ 1 ] ونظرًا لنشاطها التحفيزي العالي ، وخصائصها المغناطيسية الدائمة، وانخفاض سميتها، وقدرتها العالية على الامتزاز ، تُستخدم جزيئات الحديد النانوية على نطاق واسع في توصيل الأدوية ، وإنتاج الأشرطة المغناطيسية (مثل كاميرات الفيديو وأشرطة النسخ الاحتياطي لأجهزة الكمبيوتر [ 2 ] )، والعلاج الجيني ، ومعالجة التلوث البيئي . [ 3 ]

توليف

يمكن تصنيع جسيمات الحديد النانوية باستخدام طريقتين أساسيتين: طريقة التفكيك من الأعلى إلى الأسفل وطريقة التفكيك من الأسفل إلى الأعلى. [ 4 ]

الأساليب من أعلى إلى أسفل

تُنتج الطرق التنازلية الجسيمات النانوية عن طريق تفتيت المواد الكبيرة إلى جسيمات أصغر، بما في ذلك الاستئصال بالليزر والطحن الميكانيكي. [ 3 ]

أساليب من الأسفل إلى الأعلى

تتضمن طرق التصنيع من الأسفل إلى الأعلى التخليق الكيميائي والبيولوجي لجزيئات الحديد النانوية من طليعة معدنية (مثل Fe(II) وFe(III)). [ 3 ] تُعتبر هذه الطريقة على نطاق واسع الاستراتيجية الأكثر فعالية وشيوعًا لتحضير الجزيئات النانوية. [ 4 ] على سبيل المثال، يمكن تحضير جزيئات الحديد النانوية كيميائيًا عن طريق اختزال أملاح Fe(II) أو Fe(III) باستخدام بوروهيدريد الصوديوم في وسط مائي. يمكن وصف هذه العملية بالمعادلات التالية: [ 5 ] [ 6 ]

4 Fe 3+ + 3 BH 4 − + 9 H 2 O → 4 Fe 0 ↓ + 12 H + + 6 H 2 + 3 H 2 BO − (1)      
4 Fe 2+ + 3 BH 4 − + 9 H 2 O → 4 Fe 0 ↓ + 8 H + + 8 H 2 + 3 H 2 BO − (2)      

ملكيات

تتعرض جزيئات الحديد النانوية للأكسدة عند تعرضها للهواء والماء. [ 3 ] يمكن أن تحدث عملية الأكسدة والاختزال هذه في كل من الظروف الحمضية والمتعادلة/القاعدية: [ 7 ]

2 Fe 0 + 4 H + + O 2 → 2 Fe 2+ + 2 H 2 O (3)      
Fe 0 + 2 H 2 O → Fe 2+ + H 2 + 2 OH − (4)      

التطبيقات في الطب الحيوي

تم بحث الجسيمات النانوية لأكسيد الحديد (IONPs) على نطاق واسع لتطبيقاتها في الطب الحيوي، بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي وعلاج السرطان عن طريق فرط الحرارة المغناطيسي [ 8 ] [ 9 ].

إضافةً إلى هذه التطبيقات، تُظهر جسيمات أكسيد الحديد النانوية نشاطًا قويًا مضادًا للبكتيريا، وقد دُرست إمكانية استخدامها في توصيل الأدوية والنواقل الفيروسية إلى الخلايا المستهدفة. [ 10 ] تشمل الكائنات الحية الدقيقة المعروفة بتأثرها بالآثار السامة لجسيمات أكسيد الحديد النانوية البكتيريا سالبة الغرام (مثل الإشريكية القولونية والكلبسيلة ) والبكتيريا موجبة الغرام (مثل العصوية والوتدية ). [ 10 ]

يُعزى النشاط المضاد للبكتيريا لجزيئات أكسيد الحديد النانوية بشكل أساسي إلى توليد أنواع الأكسجين التفاعلية ، وهي آلية مشابهة لتفاعل فنتون. [ 10 ] تحديدًا، تتفاعل أيونات الحديد الثنائي (Fe²⁺) مع بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂ ) ، منتجةً أيونات الحديد الثلاثي (Fe³⁺) وجذور الهيدروكسيل . [ 11 ] تُحدث هذه الأنواع شديدة التفاعل تلفًا تأكسديًا للحمض النووي البكتيري ، مما يؤدي في النهاية إلى موت الخلية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هوبر، ديل ل. (مايو 2005). "تخليق وخواص وتطبيقات جسيمات الحديد النانوية" . سمول . 1 (5): 482-501 . Bibcode : 2005Small...1..482H . doi : 10.1002/smll.200500006 . ISSN 1613-6810 . PMID 17193474 .  
  2. ↑ "جسيمات الحديد النانوية: الخصائص والتطبيقات" . مواد نانوية متقدمة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12-04-2025 .
  3. 1 2 3 4 شو، ويهوا؛ يانغ، تينغ. ليو، شاوبو؛ دو، لي؛ تشن، تشيانغ. لي، شين؛ دونغ، جي. تشانغ، تشوانغ. لو، سيهوي. قونغ، يوزي؛ تشو، ليانغ؛ ليو، يونجو؛ تان ، شياوفي (2022/01/01). "نظرات ثاقبة في تركيب وأنواع وتطبيقات جسيمات الحديد النانوية: الأهمية المهملة للتأثيرات البيئية" . البيئة الدولية . 158 106980. بيب كود : 2022EnInt.15806980X . دوى : 10.1016/j.envint.2021.106980 . ISSN 0160-4120 . 
  4. 1 2 سيف، سادية؛ طاهر، عريفة؛ تشين، يونغشنغ (نوفمبر 2016). "التخليق الأخضر لجزيئات الحديد النانوية وتطبيقاتها وآثارها البيئية" . المواد النانوية . 6 (11): 209. doi : 10.3390/nano6110209 . ISSN 2079-4991 . PMC 5245755. PMID 28335338 .   
  5. ↑ وانغ، تشوان باو؛ تشانغ، وي شيان (1997-07-01). "تخليق جزيئات الحديد النانوية لإزالة الكلور من ثلاثي كلورو الإيثيلين وثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة وكفاءة" . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 31 (7): 2154-2156 . Bibcode : 1997EnST...31.2154W . doi : 10.1021/es970039c . ISSN 0013-936X . 
  6. ↑ بوندر، شيرمان م.؛ داراب، جون ج.؛ مالوك، توماس إي. (2000-06-01). "معالجة المحاليل المائية للكروم (VI) والرصاص (II) باستخدام الحديد النانوي المدعوم ذي التكافؤ الصفري" . العلوم والتكنولوجيا البيئية . 34 (12): 2564-2569 . Bibcode : 2000EnST...34.2564P . doi : 10.1021/es9911420 . ISSN 0013-936X . 
  7. ↑ ديكنسون، ميشيل؛ سكوت، توماس ب. (15 يونيو 2010). "تطبيق جسيمات الحديد النانوية ذات التكافؤ الصفري لمعالجة مياه الصرف الصحي الملوثة باليورانيوم" . مجلة المواد الخطرة . 178 (1): 171-179 . Bibcode : 2010JHzM..178..171D . doi : 10.1016/j.jhazmat.2010.01.060 . ISSN 0304-3894 . PMID 20129731 .  
  8. ↑ إسبينوزا، آنا؛ دي كوراتو، ريكاردو؛ كولوسنياج-تابي، يلينا؛ فلود، باتريس؛ بيليغرينو، تيريزا؛ فيلهلم، كلير (23 فبراير 2016). "ازدواجية جسيمات أكسيد الحديد النانوية في علاج السرطان: تعزيز كفاءة التسخين بواسطة فرط الحرارة المغناطيسي والعلاج الضوئي الحراري ثنائي النمط" . ACS Nano . 10 (2): 2436-2446 . Bibcode : 2016ACSNa..10.2436E . doi : 10.1021/acsnano.5b07249 . ISSN 1936-0851 . PMID 26766814 .  
  9. ↑ ليو، جيا؛ شو، جي؛ تشو، جون؛ تشانغ، يو؛ غو، داجينغ؛ وانغ، تشيغانغ (9 فبراير 2017). "جسيمات نانوية من البوليمر PLGA القائمة على Fe3O4 كعوامل تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي للكشف عن التخثر" . المجلة الدولية لطب النانو . 12 : 1113-1126 . doi : 10.2147/IJN.S123228 . PMC 5310639. PMID 28223802 .  
  10. 1 2 3 V., Gudkov, Sergey; E., Burmistrov, Dmitriy; A., Serov, Dmitriy; B., Rebezov, Maksim; A., Semenova, Anastasia; B., Lisitsyn, Andrey (يوليو 2021). "هل تمتلك جسيمات أكسيد الحديد النانوية خصائص مضادة للبكتيريا ذات أهمية؟" . المضادات الحيوية . 10 (7). doi : 10.3390/antibiotic (غير نشط في 1 يوليو 2025). ISSN 2079-6382 . مؤرشف من الأصل في 4 مارس 2025. تم الاسترجاع في 12 أبريل 2025 . {{cite journal}}صيانة CS1: رقم DOI غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط ) صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  11. ↑ غرويس، سيلفيا؛ سيلفاراج، راجا؛ فارادافينكاتيسان، ثيفاهاران؛ فيناياغام، راميش (15 يناير 2017). "الخصائص البنيوية والتأثير المضاد للبكتيريا والتحفيزي لجسيمات أكسيد الحديد النانوية المصنعة باستخدام مستخلص أوراق نبات سينوميترا راميفلورا" . مجلة التركيب الجزيئي . 1128 : 572-578 . Bibcode : 2017JMoSt1128..572G . doi : 10.1016/j.molstruc.2016.09.031 . ISSN 0022-2860 .