Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин
The aim of the work is the synthesis of nanostructures based on lanthanum fluoride, promising for use in photodynamic therapy of tumors in organs of cranial cavity and bone tissues; a study of their structural properties and luminescence spectra. Synthesis of LaF3:Tb3+ was carried out by coprecipita...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/596 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543930558971904 |
|---|---|
| author | Kusyak, A. P. Petranovska, A. L. Turanska, S. P. Oranska, O. I. Shuba, Yu. M. Kravchuk, D. I. Kravchuk, L. I. Chornyi, V. S. Bur'yanov, O. A. Sobolevs'kyy, Yu. L. Dubok, V. A. Gorbyk, P. P. |
| author_facet | Kusyak, A. P. Petranovska, A. L. Turanska, S. P. Oranska, O. I. Shuba, Yu. M. Kravchuk, D. I. Kravchuk, L. I. Chornyi, V. S. Bur'yanov, O. A. Sobolevs'kyy, Yu. L. Dubok, V. A. Gorbyk, P. P. |
| author_sort | Kusyak, A. P. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:01:44Z |
| description | The aim of the work is the synthesis of nanostructures based on lanthanum fluoride, promising for use in photodynamic therapy of tumors in organs of cranial cavity and bone tissues; a study of their structural properties and luminescence spectra. Synthesis of LaF3:Tb3+ was carried out by coprecipitation of components from aqueous and alcoholic (methanol) solution. As precursors were used: La(NO3)3?6H2O, TbCl3, NH4F. All reagents have qualification “chemically pure”. Distilled water and methanol were used as solvent. The synthesis of nanosized magnetite in the single-domain state was performed by the Elmore method. Synthesized nanodisperse samples are characterized by XRD analysis, DTGA, TEM. The magnetic properties and spectra of UV luminescence were also studied. It has been found that the XRD-patterns of LaF3:Tb3+ samples synthesized in water and methanol do not differ fundamentally. Under the experimental conditions, the most perfect crystals of hexagonal syngony were formed during crystallization in an autoclave. Their average size was ~ 15 nm. In TEM images, the length of the crystals exceeds the width by 3–4 times. Crystals are prone to aggregation and the formation of chain structures. The UV luminescence spectrum of the synthesized nanodisperse samples in aqueous medium at the concentration of 0.5 mg/ml and excited by ultraviolet radiation is characteristic of the structure of LaF3:Tb3+. Ensembles of particles Fe3O4/LaF3:Tb3+ NCs were synthesized. Transmission electron microscopy has shown that the shapes of particles of NCs and LaF3:Tb3+ nanocrystals are fundamentally different. Particles of Fe3O4/LaF3:Tb3+ NCs have a spherical shape, which is characteristic of structures of the core-shell type. X-ray diffraction patterns of NCs confirm this conclusion. The conditions for the synthesis of NCs did not significantly change the magnetic properties of their nuclei, single-domain Fe3O4 nanoparticles (NPs). The luminescence spectrum of Fe3O4/LaF3:Tb3+ NCs differs significantly from the spectrum of samples of nanodispersed LaF3:Tb3+ both in intensity and in the structure of the bands. These spectral differences may be due to differences in structure, features of the nanocrystalline structure, the content of the LaF3:Tb3+ scintillator and Tb3+ ions in samples of LaF3:Tb3+ nanocrystals and shells of Fe3O4/LaF3:Tb3+ nanocomposites. Composites of dispersed 60S bioglass with nanodispersed crystalline LaF3:Tb3+ in the dry state, and distilled water, showed the presence of luminescence upon excitation by UV radiation. The results of research show the prospects of the synthesized nanodispersed luminophors LaF3:Tb3+, for use as a source of luminescent radiation in optopharmacology and photodynamic therapy of tumors in organs of cranial cavity and bone tissues. Optimization of luminescent properties of the original nanodispersed luminophors, their compositions with bioactive glass, luminescent shells in the composition of magnetosensitive NCs, as well as the technology of manufacturing of these structures will significantly allow us to improve their performance characteristics. The results of the work indicate the prospects of the synthesized structures for further research under the conditions of excitation by high-permeability “soft” X-ray radiation for use in optopharmacology and photodynamic therapy of tumors in organs of cranial cavity and bone tissues. Optimization of properties of the original nanodispersed luminophors, their compositions with bioactive glass and magnetosensitive carriers Fe3O4 will allow us to improve significantly their performance characteristics. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:23Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-596 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:19Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5962022-06-29T10:01:44Z Synthesis and properties of nanostructures based on lanthanum fluoride for photodynamic therapy of tumors of the cranial cavity and bone tissue Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин Kusyak, A. P. Petranovska, A. L. Turanska, S. P. Oranska, O. I. Shuba, Yu. M. Kravchuk, D. I. Kravchuk, L. I. Chornyi, V. S. Bur'yanov, O. A. Sobolevs'kyy, Yu. L. Dubok, V. A. Gorbyk, P. P. nanodisperse luminophors lanthanum fluoride nanocomposites magnetite bioglass нанодисперсні люмінофори фторид лантану нанокомпозити магнетит біоскло The aim of the work is the synthesis of nanostructures based on lanthanum fluoride, promising for use in photodynamic therapy of tumors in organs of cranial cavity and bone tissues; a study of their structural properties and luminescence spectra. Synthesis of LaF3:Tb3+ was carried out by coprecipitation of components from aqueous and alcoholic (methanol) solution. As precursors were used: La(NO3)3?6H2O, TbCl3, NH4F. All reagents have qualification “chemically pure”. Distilled water and methanol were used as solvent. The synthesis of nanosized magnetite in the single-domain state was performed by the Elmore method. Synthesized nanodisperse samples are characterized by XRD analysis, DTGA, TEM. The magnetic properties and spectra of UV luminescence were also studied. It has been found that the XRD-patterns of LaF3:Tb3+ samples synthesized in water and methanol do not differ fundamentally. Under the experimental conditions, the most perfect crystals of hexagonal syngony were formed during crystallization in an autoclave. Their average size was ~ 15 nm. In TEM images, the length of the crystals exceeds the width by 3–4 times. Crystals are prone to aggregation and the formation of chain structures. The UV luminescence spectrum of the synthesized nanodisperse samples in aqueous medium at the concentration of 0.5 mg/ml and excited by ultraviolet radiation is characteristic of the structure of LaF3:Tb3+. Ensembles of particles Fe3O4/LaF3:Tb3+ NCs were synthesized. Transmission electron microscopy has shown that the shapes of particles of NCs and LaF3:Tb3+ nanocrystals are fundamentally different. Particles of Fe3O4/LaF3:Tb3+ NCs have a spherical shape, which is characteristic of structures of the core-shell type. X-ray diffraction patterns of NCs confirm this conclusion. The conditions for the synthesis of NCs did not significantly change the magnetic properties of their nuclei, single-domain Fe3O4 nanoparticles (NPs). The luminescence spectrum of Fe3O4/LaF3:Tb3+ NCs differs significantly from the spectrum of samples of nanodispersed LaF3:Tb3+ both in intensity and in the structure of the bands. These spectral differences may be due to differences in structure, features of the nanocrystalline structure, the content of the LaF3:Tb3+ scintillator and Tb3+ ions in samples of LaF3:Tb3+ nanocrystals and shells of Fe3O4/LaF3:Tb3+ nanocomposites. Composites of dispersed 60S bioglass with nanodispersed crystalline LaF3:Tb3+ in the dry state, and distilled water, showed the presence of luminescence upon excitation by UV radiation. The results of research show the prospects of the synthesized nanodispersed luminophors LaF3:Tb3+, for use as a source of luminescent radiation in optopharmacology and photodynamic therapy of tumors in organs of cranial cavity and bone tissues. Optimization of luminescent properties of the original nanodispersed luminophors, their compositions with bioactive glass, luminescent shells in the composition of magnetosensitive NCs, as well as the technology of manufacturing of these structures will significantly allow us to improve their performance characteristics. The results of the work indicate the prospects of the synthesized structures for further research under the conditions of excitation by high-permeability “soft” X-ray radiation for use in optopharmacology and photodynamic therapy of tumors in organs of cranial cavity and bone tissues. Optimization of properties of the original nanodispersed luminophors, their compositions with bioactive glass and magnetosensitive carriers Fe3O4 will allow us to improve significantly their performance characteristics. Метою роботи є синтез наноструктур на основі фториду лантану, перспективних для застосування в фотодинамічній терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин; дослідження їхніх структурних властивостей і спектрів люмінесценції. Синтез LaF3:Tb3+ здійснено співосадженням компонентів із водного та спиртового (метанол) розчину. Як прекурсори використано: La(NO3)3?6H2O, TbCl3, NH4F. Всі реактиви кваліфікації «хч». Як розчинник використано дистильовану воду, метанол. Синтез нанорозмірного магнетиту в однодоменному стані виконували методом Елмора. Синтезовані нанодисперсні зразки були охарактеризовані методами рентгенівської дифракції, диференціального термогравіметричного аналізу, просвічуючої електронної мікроскопії. Вивчалися також магнітні властивості і спектри УФ-люмінесценції. Виявлено, що дифрактограми зразків LaF3:Tb3+, синтезованих у середовищі води і метанолу, принципово не різняться. В умовах експериментів найбільш досконалі кристали гексагональної сингонії утворювались при кристалізації в автоклаві. Їхній середній розмір становив ~ 15 нм. Довжина ПЕМ-зображень кристалів LaF3:Tb3+ перевищує ширину в 3–4 рази. Кристали схильні до агрегації та утворення ланцюжкових структур. Спектр УФ-люмінесценції синтезованих нанодисперсних зразків в середовищі води в концентрації 0.5 мг/мл та збудженні ультрафіолетовим випромінюванням є характерним для структури LaF3:Tb3+. Синтезовано ансамблі частинок НК Fe3O4/LaF3:Tb3+. Методами просвічуючої електронної мікроскопії встановлено, що форма частинок НК і нанокристалів LaF3:Tb3+ принципово відрізняються. Частинки НК Fe3O4/LaF3:Tb3+ мають кулясту форму, що характерно структурам типу ядро-оболонка. Рентгенівські дифрактограми НК підтверджують цей висновок. Умови синтезу НК істотно не змінювали магнітні властивості їхніх ядер – однодоменних НЧ Fe3O4. Спектр люмінесценції НК Fe3O4/LaF3:Tb3+ істотно відрізняється від спектра зразків нанодисперсних LaF3:Tb3+ як за інтенсивністю, так і за структурою смуг. Вказані спектральні відмінності можуть бути обумовлені відмінностями будови, особливостями нанокристалічної структури, вмістом сцинтилятора LaF3:Tb3+ та іонів Tb3+ в зразках нанокристалів LaF3:Tb3+ та оболонках нанокомпозитів Fe3O4/LaF3:Tb3+. Композити диспергованого біоскла 60S з нанодисперсним кристалічним LaF3:Tb3+ в сухому стані та середовищі дистильованої води демонстрували наявність люмінесценції при збудженні УФ-випромінюванням. Результати роботи свідчать про перспективність синтезованих структур для подальших досліджень в умовах збудження високопроникним «м’яким» рентгенівським випромінюванням з метою їхнього використання в оптофармакології та фотодинамічній терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин. Оптимізація властивостей вихідних нанодисперсних люмінофорів, їхніх композицій з біоактивним склом та магніточутливими носіями Fe3O4 дозволить істотно покращити експлуатаційні характеристики. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2021-08-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/596 10.15407/hftp12.03.216 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 3 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 216-225 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 3 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 216-225 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 3 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 216-225 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/596/604 Copyright (c) 2021 A. P. Kusyak, A. L. Petranovska, S. P. Turanska, O. I. Oranska, Yu. M. Shuba, D. I. Kravchuk, L. I. Kravchuk, V. S. Chornyi, O. A. Bur'yanov, Yu. L. Sobolevs'kyy, V. A. Dubok, P. P. Gorbyk |
| spellingShingle | нанодисперсні люмінофори фторид лантану нанокомпозити магнетит біоскло Kusyak, A. P. Petranovska, A. L. Turanska, S. P. Oranska, O. I. Shuba, Yu. M. Kravchuk, D. I. Kravchuk, L. I. Chornyi, V. S. Bur'yanov, O. A. Sobolevs'kyy, Yu. L. Dubok, V. A. Gorbyk, P. P. Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин |
| title | Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин |
| title_alt | Synthesis and properties of nanostructures based on lanthanum fluoride for photodynamic therapy of tumors of the cranial cavity and bone tissue |
| title_full | Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин |
| title_fullStr | Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин |
| title_full_unstemmed | Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин |
| title_short | Синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин |
| title_sort | синтез та властивості наноструктур на основі фториду лантану для фотодинамічної терапії пухлинних захворювань органів черепної порожнини та кісткових тканин |
| topic | нанодисперсні люмінофори фторид лантану нанокомпозити магнетит біоскло |
| topic_facet | nanodisperse luminophors lanthanum fluoride nanocomposites magnetite bioglass нанодисперсні люмінофори фторид лантану нанокомпозити магнетит біоскло |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/596 |
| work_keys_str_mv | AT kusyakap synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT petranovskaal synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT turanskasp synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT oranskaoi synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT shubayum synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT kravchukdi synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT kravchukli synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT chornyivs synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT buryanovoa synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT sobolevskyyyul synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT dubokva synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT gorbykpp synthesisandpropertiesofnanostructuresbasedonlanthanumfluorideforphotodynamictherapyoftumorsofthecranialcavityandbonetissue AT kusyakap sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT petranovskaal sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT turanskasp sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT oranskaoi sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT shubayum sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT kravchukdi sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT kravchukli sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT chornyivs sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT buryanovoa sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT sobolevskyyyul sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT dubokva sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin AT gorbykpp sinteztavlastivostínanostrukturnaosnovíftoridulantanudlâfotodinamíčnoíterapíípuhlinnihzahvorûvanʹorganívčerepnoíporožninitakístkovihtkanin |