Модифікація діамагнітних матеріалів за допомогою магнітних рідин
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.9.751Ключові слова:
magnetic fluids, diamagnetic materials, magnetic modification, magnetic separationАнотація
Магнiтнi рiдини (ферофлюїди) мають багато важливих застосувань у рiзних областях бiологiчних наук, бiотехнологiї, медицинi та екологiчних технологiях. У цьому оглядi ми узагальнили вiдповiдну iнформацiю, що стосується магнiтної модифiкацiї дiамагнiтних матерiалiв з використанням рiзних видiв ферофлюїдiв. Особлива увага придiляється магнiтнiй модифiкацiї бiоматерiалiв рослинного походження, клiтин мiкробiв та мiкроводоростей, еукарiотичних клiтин, бiополiмерiв, неорганiчних матерiалiв та органiчних полiмерiв. Дериватизацiя, зазвичай, зумовлена наявнiстю наночастинок магнiтного оксиду залiза в порах оброблюваних матерiалiв, на поверхнi матерiалiв або всерединi полiмерних гелiв. Отриманi розумнi матерiали демонструють кiлька типiв реакцiй на зовнiшнє магнiтне поле. Серед них – можливiсть вибiркового магнiтного вiддiлення компонентiв вiд важких для обробки середовищ за допомогою магнiтного сепаратора. Матерiали, модифiкованi ферофлюїдами, часто використовуються як адсорбенти, носiї, композитнi нанозими або цiльноклiтиннi бiокаталiзатори.
Посилання
I. Safarik, K. Pospiskova, E. Baldikova, M. Safarikova. Magnetically responsive biological materials and their applications. Adv. Mater. Lett. 7, 254 (2016). https://doi.org/10.5185/amlett.2016.6176
I. Safarik, K. Pospiskova, K. Horska, M. Safarikova. Potential of magnetically responsive (nano)biocomposites. Soft Matter 8, 5407 (2012). https://doi.org/10.1039/c2sm06861c
I. Safarik, K. Pospiskova, K. Horska, Z. Maderova, M. Safarikova. Magnetically responsive (nano)biocomposites. In: Intracellular Delivery. Edited by A. Prokop, Y. Iwasaki, A. Harada (Springer, 2014), Vol. 2. https://doi.org/10.1007/978-94-017-8896-0_2
T. Kanjilal, C. Bhattacharjee. Green applications of magnetic sorbents for environmental remediation. Materials Research Foundations (Organic Pollutants in Wastewater I) 29, 1 (2018). https://doi.org/10.21741/9781945291630-1
R.E. Rosensweig. Ferrohydrodynamics (Dover, 2014) [ISBN: 9780486678344].
S. Odenbach (Ed.) Colloidal Magnetic Fluids: Basics, Development and Application of Ferrofluids (Springer, 2009) [ISBN: 978-3-540-85386-2]. https://doi.org/10.1007/978-3-540-85387-9
O.V. Tomchuk, L.A. Bulavin, V.L. Aksenov, M.V. Avdeev. Small-angle scattering in structural research of nanodiamond dispersions. In: Modern Problems of the Physics of Liquid Systems. Edited by L.A. Bulavin, L. Xu (Springer, 2019). https://doi.org/10.1007/978-3-030-21755-6_8
A. Nagornyi, V.I. Petrenko, M. Rajnak, I.V. Gapon, M.V. Avdeev, B. Dolnik, L.A. Bulavin, P. Kopcansky, M. Timko. Particle assembling induced by nonhomogeneous magnetic field at transformer oil-based ferrofluid/silicon crystal interface by neutron reflectometry. Appl. Surface Sci. 473, 912 (2019). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.197
A.V. Nagornyi, M.V. Avdeev, O.V. Yelenich, S.O. Solopan, A.G. Belous, A.V. Shulenina, V.A. Turchenko, D.V. Soloviov, L.A. Bulavin, V.L. Aksenov. Structural aspects of Fe3O4/CoFe2O4 magnetic nanoparticles according to X-Ray and neutron scattering. J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques 12, 737 (2018). https://doi.org/10.1134/S102745101804033X
A. Nagornyi, L. Bulavin, V. Petrenko, M. Avdeev, V. Aksenov. Sensitivity of small-angle neutron scattering method at determining the structural parameters in magnetic fluids with low magnetite concentrations. Ukr. J. Phys. 58, 735 (2013).
L. Meln'ıkov'a, V.I. Petrenko, M.V. Avdeev, V.M. Garamus, L. Alm'asy, O.I. Ivankov, L.A. Bulavin, Z. Mitroova, P. Kopcansky. Effect of iron oxide loading on magnetoferritin structure in solution as revealed by SAXS and SANS. Colloids Surf. B 123, 82 (2014). https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2014.08.032
V.I. Petrenko, M.V. Avdeev, V.M. Garamus, L.A. Bulavin, P. Kopcansky. Impact of polyethylene glycol on aqueous micellar solutions of sodium oleate studied by small-angle neutron scattering. Colloids Surf. A 480, 191 (2015). https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2014.11.064
S. Bedanta, W. Kleemann. Supermagnetism. J. Phys. D 42, 013001 (2008). https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/1/013001
M. Rajnak, Z. Wu, B. Dolnik, K. Paulovicova, J. Tothova, R. Cimbala, J. Kurimsky, P. Kopcansky, B. Sunden, L. Wads¨o, M. Timko. Magnetic field effect on thermal, dielectric, and viscous properties of a transformer oil-based magnetic nanofluid. Energies 12, 4532 (2019). https://doi.org/10.3390/en12234532
M. Rajnak, M. Timko, P. Kopcansky, K. Paulovicova, J. Kuchta, M. Franko, J. Kurimsky, B. Dolnik, R. Cimbala. Transformer oil-based magnetic nanofluid with high dielectric losses tested for cooling of a model transformer. IEEE T. Dielect. El. In. 26, 1343 (2019). https://doi.org/10.1109/TDEI.2019.008047
M. Rajnak, Z. Spitalsky, B. Dolnik, J. Kurimsky, L. Tomco, R. Cimbala, P. Kopcansky, M. Timko. Toward apparent negative permittivity measurement in a magnetic nanofluid with electrically induced clusters. Phys. Rev. Applied 11, 024032 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.11.024032
K.K. Narayanasamy, M. Cruz-Acu˜na, C. Rinaldi, J. Everett, J. Dobson, N.D. Telling. Alternating current (AC) susceptibility as a particle-focused probe of coating and clustering behaviour in magnetic nanoparticle suspensions. J. Colloid Interface Sci. 532, 536 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.08.014
I. Safarik, P. Lunackova, E. Mosiniewicz-Szablewska, F. Weyda, M. Safarikova. Adsorption of water-soluble organic dyes on ferrofluid-modified sawdust. Holzforschung 61, 247 (2007). https://doi.org/10.1515/HF.2007.060
I. Safarik, M. Safarikova, F. Weyda, E. Mosiniewicz-Szablewska, A. Slawska-Waniewska. Ferrofluid-modified plant-based materials as adsorbents for batch separation of selected biologically active compounds and xenobiotics. J. Magn. Magn. Mater. 293, 371 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2005.02.033
I. Safarik, M. Safarikova. Magnetic fluid modified peanut husks as an adsorbent for organic dyes removal. Phys. Procedia 9, 274 (2010). https://doi.org/10.1016/j.phpro.2010.11.061
L. Rozumov'a, O. ˇ Zivotsk'y, J. Seidlerov'a, O. Motyka, I. ˇ Safaˇr' ik, M. ˇ Safaˇr' ikov'a. Magnetically modified peanut husks as an effective sorbent of heavy metals. J. Environ. Chem. Eng. 4, 549 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jece.2015.10.039
L. Rozumova, J. Seidlerova, I. Safarik. Nanomodified low-cost biological material for the removal of heavy metal ions. In: Advances in Materials Science for Environmental and Energy Technologies V. Edited by T. Ohji, R. Kanakala, J. Matyas, N.J. Manjooran, G. Pickrell, W. Wong-Ng (Wiley, 2016), p. 147-158. https://doi.org/10.1002/9781119323624.ch14
L. Rozumova, J. Seidlerova, I. Safarik, M. Safarikova, M. Cihlarova, R. Gabor. Magnetically modified tea for lead sorption. Adv. Sci. Eng. Med. 6, 473 (2014). https://doi.org/10.1166/asem.2014.1527
K. Pospiskova, I. Safarik. Magnetically modified spent grain as a low-cost, biocompatible and smart carrier for enzyme immobilisation. J. Sci. Food Agr. 93, 598 (2013). https://doi.org/10.1002/jsfa.5930
I. Safarik, K. Horska, M. Safarikova. Magnetically modified spent grain for dye removal. J. Cereal Sci. 53, 78 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jcs.2010.09.010
I. Safarik, K. Horska, B. Svobodova, M. Safarikova. Magnetically modified spent coffee grounds for dyes removal. Eur. Food Res. Technol. 234, 345 (2012). https://doi.org/10.1007/s00217-011-1641-3
A. Zuorro, R. Lavecchia, S. Natali. Magnetically modified agro-industrial wastes as efficient and easily recoverable adsorbents for water treatment. Chem. Eng. Trans. 38, 349 (2014).
I. Safarik, K. Horska, K. Pospiskova, M. Safarikova. One-step preparation of magnetically responsive materials from non-magnetic powders. Powder Technol. 229, 285 (2012). https://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.06.006
I. Safarik, N. Ashoura, Z. Maderova, K. Pospiskova, E. Baldikova, M. Safarikova. Magnetically modified Posidonia oceanica biomass as an adsorbent for organic dyes removal. Medit. Mar. Sci. 17, 351 (2016). https://doi.org/10.12681/mms.1549
I. Safarik, K. Pospiskova, E. Baldikova, M. Safarikova. Magnetically responsive microbial cells for metal ions removal and detection. In: Handbook of Metal-Microbe Interactions and Bioremediation. Edited by S. Das, H.R. Dash (CRC Press, 2017) [ISBN: 9781498762427], p. 769-778. https://doi.org/10.1201/9781315153353-53
M. Safarikova, Z. Maderova, I. Safarik. Ferrofluid modified Saccharomyces cerevisiae cells for biocatalysis. Food Res. Int. 42, 521 (2009). https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.01.001
R.B. Azevedo, L.P. Silva, A.P.C. Lemos, S.N. Bao, Z.G.M. Lacava, I. Safarik, M. Safarikova, P.C. Morais. Morphological study of Saccharomyces cerevisiae cells treated with magnetic fluid. IEEE Trans. Magn. 39, 2660 (2003). https://doi.org/10.1109/TMAG.2003.815547
I. Safarik, L. Ptackova, M. Safarikova. Adsorption of dyes on magnetically labeled baker's yeast cells. Eur. Cells Mater. 3 (Suppl. 2), 52 (2002).
I. Safarik, L.F.T. Rego, M. Borovska, E. Mosiniewicz-Szablewska, F. Weyda, M. Safarikova. New magnetically responsive yeast-based biosorbent for the efficient removal of water-soluble dyes. Enzyme Microb. Technol. 40, 1551 (2007). https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2006.10.034
M. Safarikova, B.M.R. Pona, E. Mosiniewicz-Szablewska, F. Weyda, I. Safarik. Dye adsorption on magnetically modified Chlorella vulgaris cells. Fresenius Environ. Bull. 17, 486 (2008).
I. Safarik, R. Angelova, E. Baldikova, K. Pospiskova, M. Safarikova. Leptothrix sp. sheaths modified with iron oxide particles: Magnetically responsive, high aspect ratio functional material. Mater. Sci. Eng. C 71, 1342 (2017). https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.10.056
R. Angelova, E. Baldikova, K. Pospiskova, M. Safarikova, I. Safarik. Magnetically modified sheaths of Leptothrix sp. as an adsorbent for Amido black 10B removal. J. Magn. Magn. Mater. 427, 314 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.10.094
M. Safarikova, N. Atanasova, V. Ivanova, F. Weyda, A. Tonkova. Cyclodextrin glucanotransferase synthesis by semicontinuous cultivation of magnetic biocatalysts from cells of Bacillus circulans ATCC 21783. Process Biochem. 42, 1454 (2007). https://doi.org/10.1016/j.procbio.2007.06.009
E. Mosiniewicz-Szablewska, M. Safarikova, I. Safarik. Magnetic studies of ferrofluid-modified microbial cells. J. Nanosci. Nanotechnol. 10, 2531 (2010). https://doi.org/10.1166/jnn.2010.1394
J. Zhao, M. Lin, G. Chen. Facile recycling of Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae cells from suspensions using magnetic modification method and mechanism analysis. Colloids Surf. B 169, 1 (2018). https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2018.05.006
Y.-Q. Ji, Y.-T. Hu, Q. Tian, X.-Z. Shao, J. Li, M. Safarikova, I. Safarik. Biosorption of strontium ions by magnetically modified yeast cells. Sep. Sci. Technol. 45, 1499 (2010). https://doi.org/10.1080/01496391003705664
J. Bai, X. Wu, F. Fan, W. Tian, X. Yin, L. Zhao, F. Fan, Z. Li, L. Tian, Z. Qin, J. Guo. Biosorption of uranium by magnetically modified Rhodotorula glutinis. Enzyme Microb. Technol. 51, 382 (2012). https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2012.08.007
J.P.M.G. Morais, R.B. Azevedo, L.P. Silva, Z.G.M. Lacava, S.N. B'ao, O. Silva, F. Pelegrini, C. Gansau, N. Buske, I. Safarik, M. Safarikova, P.C. Morais. Magnetic resonance investigation of magnetic-labeled baker's yeast cells. J. Magn. Magn. Mater. 272-276, 2400 (2004). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.12.998
Q. Wu, Z. Shan, M. Shen, S. Li, H. Chen. Biosorption of direct scarlet dye on magnetically modified Saccharomyces cerevisiae cells. Chin. J. Biotech. 25, 1477 (2009).
L. Uzun, N. Saglam, M. Safarikova, I. Safarik, A. Denizli. Copper biosorption on magnetically modified yeast cells under magnetic field. Sep. Sci. Technol. 46, 1045 (2011). https://doi.org/10.1080/01496395.2010.541400
H. Yavuz, A. Denizli, H. G¨ung¨une¸s, M. Safarikova, I. Safarik. Biosorption of mercury on magnetically modified yeast cells. Sep. Purif. Technol. 52, 253 (2006). https://doi.org/10.1016/j.seppur.2006.05.001
M. Safarikova, L. Ptackova, I. Kibrikova, I. Safarik. Biosorption of water-soluble dyes on magnetically modified Saccharomyces cerevisiae subsp. uvarum cells. Chemosphere 59, 831 (2005). https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.10.062
I. Safarik, Z. Maderova, K. Pospiskova, K. Horska, M. Safarikova. Magnetic decoration and labeling of prokaryotic and eukaryotic cells. In: Cell Surface Engineering: Fabrication of Functional Nanoshells. Edited by R.F. Fakhrullin, I. Choi, Y.M. Lvov (RSC, 2014), pp. 185-215. https://doi.org/10.1039/9781782628477-00185
E. Sykova, P. Jendelova. Magnetic resonance tracking of transplanted stem cells in rat brain and spinal cord. Neurodegener. Dis. 3, 62 (2006). https://doi.org/10.1159/000092095
P. Jendelova, V. Herynek, L. Urdzikova, K. Glogarova, J. Kroupova, B. Andersson, V. Bryja, M. Burian, M. Hajek, E. Sykova. Magnetic resonance tracking of transplanted bone marrow and embryonic stem cells labeled by iron oxide nanoparticles in rat brain and spinal cord. J. Neurosci. Res. 76, 232 (2004). https://doi.org/10.1002/jnr.20041
B. Qiu, D. Xie, P. Walczak, X. Li, J. Ruiz-Cabello, S. Minoshima, J.W.M. Bulte, X. Yang. Magnetosonoporation: Instant magnetic labeling of stem cells. Magn. Reson. Med. 63, 1437 (2010). https://doi.org/10.1002/mrm.22348
E. Baldikova, K. Pospiskova, D. Ladakis, I.K. Kookos, A.A. Koutinas, M. Safarikova, I. Safarik. Magnetically modified bacterial cellulose: A promising carrier for immobilization of affinity ligands, enzymes, and cells. Mater. Sci. Eng. C 71, 214 (2017). https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.10.009
X.J. Hu, J.S. Wang, Y.G. Liu, X. Li, G.M. Zeng, Z.L. Bao, X.X. Zeng, A.W. Chen, F. Long. Adsorption of chromium (VI) by ethylenediamine-modified cross-linked magnetic chitosan resin: Isotherms, kinetics and thermodynamics. J. Hazard. Mater. 185, 306 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.09.034
O.V. Makarchuk, T.A. Dontsova, I.M. Astrelin. Magnetic nanocomposites as efficient sorption materials for removing dyes from aqueous solutions. Nanoscale Res. Lett. 11, 161 (2016). https://doi.org/10.1186/s11671-016-1364-2
O. Makarchuk, T. Dontsova, A. Perekos, A. Skoblik, Y. Svystunov. Magnetic mineral nanocomposite sorbents for wastewater treatment. J. Nanomater. 2017, Article ID 8579598 (2017). https://doi.org/10.1155/2017/8579598
T.A. Dontsova, E.I. Yanushevskaya, S.V. Nahirniak, O.V. Makarchuk, A.I. Ivanets, M.Y. Roshchina, A.S. Kutuzova, L.M. Kulikov. Directional control of the structural adsorption properties of clays by magnetite modification. J. Nanomater. 2018, Article ID 6573016 (2018). https://doi.org/10.1155/2018/6573016
K. Pospiskova, I. Safarik, M. Sebela, G. Kuncova. Magnetic particles-based biosensor for biogenic amines using an optical oxygen sensor as a transducer. Microchim. Acta 180, 311 (2013). https://doi.org/10.1007/s00604-012-0932-0
J. Prochazkova, K. Pospiskova, I. Safarik. Magnetically modified electrospun nanotextile exhibiting peroxidase-like activity. J. Magn. Magn. Mater. 473, 335 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.10.106
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
