Published September 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Correlation of phase composition, magnetic properties and hyperthermia efficiency of silica-coated FeCo nanoparticles for therapeutic applications

Creators

  • 1. Vietnam Academy of Science and Technology
  • 2. Belarusian State University
  • 3. Van Lang University
  • 4. University Of Transport Technology
  • 5. AGH University of Krakow
  • 6. Lublin University of Technology

Description

The local atomic order, magnetic properties, hyperthermia efficiency, drug loading capacity and in-vitro cytotoxicity are investigated for the core–shell (Fe25Co75)x(SiO2)100-x (70 ≤ x ≤ 100, wt.%) nanoparticles (NPs) sintered by the metals co-precipitation followed with SiO2 TEOS deposition. Electron microscopy reveal the formation of nearly spherical structures with medium diameter from 80 nm to 220 nm containing 20–50 nm cores identified by XRD as α-FeCo bcc alloy. Mössbauer spectra and magnetometry reflects the formation of magnetically-interacting net of single-domain FeCo cores with broad size distribution. Observed decrease in magnetization (MS) and effective magnetic anisotropy (Keff) for NPs with × is the consequence of the increasing thickness of the SiO2 shells. Calculations indicate that there is an optimal thickness δ of SiO2 shells ranging between 90 ÷ 120 nm for the highest value of specific absorption rate (SAR) originating from their effect on Keff values. Experimentally proved that SAR has the highest value for (FeCo)80(SiO2)20 NPs in correlation with the Linear Response Theory approach. High drug loading capacity (up to 98 %) and low in-vitro cytotoxicity (IC50 index below 230 µg/ml) experimentally proved for (FeCo)x(SiO2)100-x NPs make them perfect candidates for designing smart drug delivery systems.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم التحقيق في الترتيب الذري المحلي والخصائص المغناطيسية وكفاءة ارتفاع الحرارة وقدرة تحميل الدواء والسمية الخلوية في المختبر من أجل ترسيب قشرة القلب (Fe25Co75)x(SiO2) 100 - x (70 ≤ x ≤ 100، بالوزن ٪) من الجسيمات النانوية (NPs) الملبدة بواسطة الترسيب المشترك للمعادن متبوعة بترسيب SiO2 TEOS. يكشف المجهر الإلكتروني عن تكوين هياكل كروية تقريبًا بقطر متوسط من 80 نانومتر إلى 220 نانومتر تحتوي على 20–50 نانومتر من النوى التي حددها XRD على أنها سبيكة α - FeCo bcc. تعكس أطياف Mössbauer وقياس المغناطيسية تكوين شبكة متفاعلة مغناطيسيًا من نوى FeCo أحادية المجال مع توزيع واسع الحجم. الانخفاض الملحوظ في المغنطة (MS) والتباين المغناطيسي الفعال (Keff) لـ NPs مع × هو نتيجة لزيادة سمك قذائف SiO2. تشير الحسابات إلى وجود سمك مثالي δ لقذائف SiO2 يتراوح بين 90 ÷ 120 نانومتر لأعلى قيمة لمعدل الامتصاص النوعي (SAR) الناشئ عن تأثيرها على قيم Keff. ثبت تجريبيًا أن SAR لديه أعلى قيمة لـ (FeCo)80(SiO2)20 NPs في ارتباط مع نهج نظرية الاستجابة الخطية. قدرة تحميل عالية للأدوية (تصل إلى 98 ٪) وانخفاض السمية الخلوية في المختبر (مؤشر IC50 أقل من 230 ميكروغرام/مل) ثبت تجريبيًا أن (FeCo)x(SiO2) 100 - x NPs تجعلهم مرشحين مثاليين لتصميم أنظمة توصيل الأدوية الذكية.

Translated Description (French)

L'ordre atomique local, les propriétés magnétiques, l'efficacité de l'hyperthermie, la capacité de chargement du médicament et la cytotoxicité in vitro sont étudiés pour les nanoparticules (NP) cœur-coquille (Fe25Co75) x (SiO2) 100-x (70 ≤ x ≤ 100, % en poids) frittées par la co-précipitation des métaux suivie du dépôt de SiO2 TEOS. La microscopie électronique révèle la formation de structures presque sphériques de diamètre moyen de 80 nm à 220 nm contenant des noyaux de 20 à 50 nm identifiés par DRX comme alliage bcc α-FeCo. Les spectres de Mössbauer et la magnétométrie reflètent la formation d'un réseau à interaction magnétique de noyaux FeCo à domaine unique avec une large distribution de taille. La diminution observée de l'aimantation (MS) et de l'anisotropie magnétique effective (Keff) pour les NP avec × est la conséquence de l'épaisseur croissante des coques de SiO2. Les calculs indiquent qu'il existe une épaisseur optimale δ des coquilles de SiO2 comprise entre 90 ÷ 120 nm pour la valeur la plus élevée du débit d'absorption spécifique (DAS) provenant de leur effet sur les valeurs de Keff. Expérimentalement prouvé que SAR a la valeur la plus élevée pour (FeCo)80(SiO2)20 NPs en corrélation avec l'approche de la théorie de la réponse linéaire. La capacité de charge élevée du médicament (jusqu'à 98 %) et la faible cytotoxicité in vitro (indice IC50 inférieur à 230 µg/ml) prouvées expérimentalement pour les NP (FeCo)x(SiO2)100-x en font des candidats parfaits pour la conception de systèmes intelligents d'administration de médicaments.

Translated Description (Spanish)

Se investigan el orden atómico local, las propiedades magnéticas, la eficiencia de la hipertermia, la capacidad de carga del fármaco y la citotoxicidad in vitro para las nanopartículas (NP) de núcleo-corteza (Fe25Co75) x (SiO2)100-x (70 ≤ x ≤ 100, % en peso) sinterizadas por la coprecipitación de metales seguida de la deposición de SiO2 TEOS. La microscopía electrónica revela la formación de estructuras casi esféricas con un diámetro medio de 80 nm a 220 nm que contienen núcleos de 20–50 nm identificados por XRD como aleación α-FeCo bcc. Los espectros y la magnetometría de Mössbauer reflejan la formación de una red de interacción magnética de núcleos de FeCo de un solo dominio con una amplia distribución de tamaños. La disminución observada en la magnetización (MS) y la anisotropía magnética efectiva (Keff) para NP con × es la consecuencia del aumento del espesor de las capas de SiO2. Los cálculos indican que existe un espesor óptimo δ de las capas de SiO2 que oscila entre 90 ÷ 120 nm para el valor más alto de la tasa de absorción específica (SAR) que se origina a partir de su efecto sobre los valores de Keff. Se demostró experimentalmente que SAR tiene el valor más alto para (FeCo)80(SiO2)20 NP en correlación con el enfoque de la Teoría de Respuesta Lineal. La alta capacidad de carga del fármaco (hasta el 98 %) y la baja citotoxicidad in vitro (índice IC50 inferior a 230 µg/ml) probadas experimentalmente para NP (FeCo)x(SiO2)100-x los convierten en candidatos perfectos para diseñar sistemas inteligentes de administración de fármacos.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ارتباط تكوين الطور والخصائص المغناطيسية وكفاءة ارتفاع الحرارة للجسيمات النانوية FeCo المغلفة بالسيليكا للتطبيقات العلاجية
Translated title (French)
Corrélation de la composition de phase, des propriétés magnétiques et de l'efficacité d'hyperthermie des nanoparticules de FeCo enrobées de silice pour des applications thérapeutiques
Translated title (Spanish)
Correlación de la composición de fase, propiedades magnéticas y eficiencia de hipertermia de nanopartículas de FeCo recubiertas con sílice para aplicaciones terapéuticas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4377047193
DOI
10.1016/j.mseb.2023.116571

Is supplement to
https://openalex.org/W3049622765 (Other)
https://openalex.org/W2982328780 (Other)
https://openalex.org/W2589558702 (Other)
https://openalex.org/W2479370733 (Other)
https://openalex.org/W2290944666 (Other)
https://openalex.org/W2158249150 (Other)
https://openalex.org/W2151693621 (Other)
https://openalex.org/W2081632276 (Other)
https://openalex.org/W2030894598 (Other)
https://openalex.org/W1651718342 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1905493126
  • https://openalex.org/W1957331521
  • https://openalex.org/W1982974605
  • https://openalex.org/W1998934154
  • https://openalex.org/W2001921530
  • https://openalex.org/W2013989684
  • https://openalex.org/W2016388173
  • https://openalex.org/W2022005902
  • https://openalex.org/W2037418183
  • https://openalex.org/W2039171477
  • https://openalex.org/W2062926244
  • https://openalex.org/W2081752914
  • https://openalex.org/W2084082991
  • https://openalex.org/W2098081981
  • https://openalex.org/W2110365366
  • https://openalex.org/W2125041447
  • https://openalex.org/W2132958339
  • https://openalex.org/W2153420770
  • https://openalex.org/W2288598768
  • https://openalex.org/W2504103271
  • https://openalex.org/W2586321717
  • https://openalex.org/W2625158211
  • https://openalex.org/W2756389362
  • https://openalex.org/W2791938618
  • https://openalex.org/W2900125153
  • https://openalex.org/W2904199636
  • https://openalex.org/W2918036550
  • https://openalex.org/W2962825576
  • https://openalex.org/W2979476961
  • https://openalex.org/W2980674423
  • https://openalex.org/W3048918513
  • https://openalex.org/W3081204507
  • https://openalex.org/W3082001351
  • https://openalex.org/W3101746462
  • https://openalex.org/W3156153978
  • https://openalex.org/W3185367111
  • https://openalex.org/W3198210058
  • https://openalex.org/W3217743611
  • https://openalex.org/W4224244208
  • https://openalex.org/W4289175479
  • https://openalex.org/W4293581515
  • https://openalex.org/W4306964228
  • https://openalex.org/W827425965