СОРБЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАНОРОЗМІРНОГО FE3O4 ЩОДО ІМУНОГЛОБУЛІНУ ЛЮДИНИ IG
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.14.2025.13Ключові слова:
магнетит, імуноглобулін, сорбційні моделі, моделювання, кислотно-основні властивостіАнотація
Проведено дослідження сорбційних характеристик нанорозмірного магнетиту (Fe3O4) щодо імуноглобуліну людини нормального (Ig). Синтезовані зразки Fe3O4 схарактеризовані комплексом фізико-хімічних методів: досліджено розмір і морфологію (TEM/SEM-EDX), проведено якісний аналіз (ІЧ-Фур’є спектроскопія), рентгенівський дифракційний аналіз (XRD), визначено питому площу поверхні (SBET), величину дзета-потенціалу. Потенціометрично досліджено кислотно-основні властивості поверхні в модельному фізіологічному середовищі – 0,9% розчині NaCl (pH 6,86), досліджено процеси сорбції та встановлено сорбційну активність поверхні наночастинок Fe3O4 щодо Ig. Так, значення ζ-потенціалу для частинок Fe3O4 свідчить про достатню стабільність дисперсії в діапазоні pH ~ 2–5, і втрату її за pH ~ 7. Встановлено, що на поверхні Fe3O4 переважають нейтральні центри, які однаково характеризуються як кислотними, так і основними властивостями. Проведено аналіз кінетичних залежностей (моделі псевдопершого та псевдодругого порядків) та ізотерм сорбції (моделі Ленгмюра та Фрейндліха) Ig із використанням лінійного і нелінійного моделювання. Одержані параметри вказують на можливість застосування кінетичної моделі псевдопершого порядку для коректного опису залежності сорбції від часу та придатності моделі Фрейндліха для ізотерм сорбції Ig на поверхні Fe3O4. Максимальна сорбційна ємність (Amax) становить 12 мг·г−1. Показник Фрейндліха свідчить про неоднорідність геометрії сорбційних центрів, їхню енергетичну нееквівалентність та переважно фізичну природу сорбції. Завдяки високій біосумісності отримані наночастинки магнетиту можуть бути потенційно придатними для створення сорбційних матеріалів та композитів щодо білкових речовин, зокрема імуноглобулінів.
Посилання
Кусяк Н.В., Свиридюк К.П., Кичкирук О.Ю., Листван В.В., Горбик П.П. Кислотно-основні властивості поверхні нанорозмірного Fe₃O₄. Український журнал природничих наук. 2025. № 12. С. 138–145. https://doi.org/10.32782/naturaljournal.12.2025.13
Abarca-Cabrera L., Fraga-García P., Berensmeier S. Bio-nano interactions: binding proteins, polysaccharides, lipids and nucleic acids onto magnetic nanoparticles. Biomaterials Research. 2021. Vol. 25. № 1. P. 12. https://doi.org/10.1186/s40824-021-00212-y
Auría-Soro C., Nesma T., Juanes-Velasco P., Landeira-Viñuela A., Fidalgo-Gomez H., Acebes-Fernandez V., Gongora R., Almendral Parra M.J., Manzano-Roman R., Fuentes M. Interactions of nanoparticles and biosystems: microenvironment of nanoparticles and biomolecules in nanomedicine. Nanomaterials (Basel). 2019. Vol. 9. P. 1365–1385. https://doi.org/10.3390/nano9101365
Bayramoglu G., Salih B., Arica M.Y. Catalytic activity of immobilized chymotrypsin on hybrid silica-magnetic biocompatible particles and its application in peptide synthesis. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2019. Vol. 190. P. 1224–124. https://doi.org/10.1007/s12010-019-03158-z
Blank-Shim S.A., Schwaminger S.P., Borkowska-Panek M. et al. Binding patterns of homo-peptides on bare magnetic nanoparticles: insights into environmental dependence. Scientific Reports. 2017. Vol. 7. № 1. P. 14047. https://doi.org/10.1038/s41598-017-13928-6
Cao L., Zhao Y., Chu Z., Zhang X., Zhang W. Core-shell magnetic bimetallic MOF material for synergistic enrichment of phosphopeptides. Talanta. 2020. Vol. 206. P. 120165. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.120165
Islam M.M., Akter L., Pervez A.K.M.K., Nabi M.N., Uddin M.M., Arifin Z. Application of combined SWOT and AHP for strategy development: evidence from pottery industry of Bangladesh. Asian Journal of Management. 2020. Vol. 11. № 1. P. 30–39. https://doi.org/10.18488/journal.1005/2020.10.1/1005.1.81.94
Jofre C.F., Regiart M., Fernández-Baldo M.A., Bertotti M., Raba J., Messina G.A. Electrochemical microfluidic immunosensor based on TES-AuNPs@Fe₃O₄ and CMK-8 for IgG anti-Toxocara canis determination. Analytica Chimica Acta. 2020. Vol. 1096. P. 120–129. https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.10.040
Kaveh-Baghbaderani Y., Allgayer R., Schwaminger S.P., Fraga-García P., Berensmeier S. Magnetic separation of antibodies with high binding capacity by site-directed immobilization of Protein A-domains to bare iron oxide nanoparticles. ACS Applied Nano Materials. 2021. Vol. 4. № 5. P. 4956–4963. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c00487
Khuyen H.T., Huong T.T., Huong N.T., Ha V.T.T., Van N.D., Nghia V.X., Anh T.K., Minh L.Q. Luminescence properties of a nanotheranostics based on a multifunctional Fe₃O₄/Au/Eu[1-(2-naphthoyl)-3,3,3-trifluoroacetone]₃ nanocomposite. Optical Materials. 2020. Vol. 109. P. 110229. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.110229
Kosmulski M. Isoelectric points and points of zero charge of metal (hydr)oxides: 50 years after Parks’ review. Advances in Colloid and Interface Science. 2016. Vol. 238. P. 1–61. https://doi.org/10.1016/j.cis.2016.10.005
Kusyak N., Behunova D. M., Yankovych H., Kusyak A., Findoráková L., Melnyk I. Specific aspects of human immunoglobulin interactions with Fe3O4/≡Si(CH2)3NH2 nanocomposite surface. Applied Nanoscience. 2023. Vol. 13. P. 7219–7230. https://doi.org/10.1007/s13204-023-02883-6
Kusyak N., Kusyak A., Petranovska A. et al. Features of adsorption of human Ig on the surface of magnetically sensitive nanocomposites. Applied Nanoscience. 2022. Vol. 12. P. 679–689. https://doi.org/10.1007/s13204-021-01692-z
Kusyak N.V., Kusyak A.P., Svyrydiuk K.P., Petranovska A.L., & Gorbyk P.P. Evaluation of the acid–base surface properties of nanoscale Fe₃O₄ and Fe₃O₄/SiO₂ by potentiometric method. Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2021. Vol. 719. P. 140–152. https://doi.org/10.1080/15421406.2021.1878744
Martins P.M., Lima A.C., Ribeiro S., Lanceros-Mendez S., Martins P. Magnetic nanoparticles for biomedical applications: from the soul of the Earth to the deep history of ourselves. ACS Applied Bio Materials. 2021. Vol. 4. № 8. P. 5839–5870. https://doi.org/10.1021/acsabm.1c00440
Peng Y., Chen L., Ye S., Kang Y., Liu J., Zeng S., Yu L. Research and development of drug delivery systems based on drug transporter and nano-formulation. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences. 2020. Vol. 15. № 2. P. 220–236. https://doi.org/10.1016/j.ajps.2020.02.004
Peng Z., Liu X., Zhang W., Zeng Z., Liu Z., Zhang C., Liu Y., Shao B., Liang Q., Tang W., Yuan X. Advances in the application, toxicity and degradation of carbon nanomaterials in environment: A review. Environment International. 2020. Vol. 134. P. 105298. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.105298
Shalmani A.A., Sarihi P., Raoufi M. Nanoparticles and biological environment interactions. In: Rahmandoust M., Ayatollahi M. (eds) Nanomaterials for Advanced Biological Applications. Advanced Structured Materials. Springer : Cham, 2019. Vol. 104. P. 1–17. https://doi.org/10.1007/978-3-030-10834-2_1
Tian S., Jiang J., Zang S., Wang K., Yu Y., Li X., Zhang H., Yu A., Zhang Z. Determination of IgG by electron spin resonance spectroscopy using Fe₃O₄ nanoparticles as probe. Microchemical Journal. 2018. Vol. 141. P. 444–450. https://doi.org/10.1016/j.microc.2018.06.001
Vega-Vásquez P., Mosier N.S., Irudayaraj J. Nanoscale drug delivery systems: from medicine to agriculture. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020. Vol. 8. P. 79. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00079
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
