Green synthesis of INPs

NanoMicrobiol NanoBiotechnol, 2022 (2), 202221

DOI:

Review

Plant mediated synthesis of iron nanoparticles; a green and promising approach

Raziyeh Kheshtzar 1

1 Department of medical nanotechnology, School of advanced medical sciences and Technologies, Tabriz University of Medical Sciences, Tabriz, Iran
* Correspondence: kheshtzarr@tbzmed.ac.ir

Abstract

Iron nanoparticles have gained a key role in the various fields of science and technology due to their unique physical, chemical, and biological characteristics. Since iron can be found in two ionic form of ferrous and ferric and also it can react with oxygen and water, a divergent variety of iron based compounds can be expected. This diversity in chemical structures makes iron nanoparticles more applicable in different settings. Due to huge applications of iron nanoparticles, physical, chemical, and also biological approaches were developed for the fabrication of iron nanoparticles. Many of these techniques were scaled up to industrial scales and iron nanoparticles are now commercially available by different companies. Green synthesis of iron based nanoparticles by using plants can be one of the promising approaches for the large scale production of these particles. There are various reports about the potential of plants for the synthesis of iron nanoparticles from iron ions in a bottom-up approach. In contrast to other techniques, this approach can be considered as the simplest, most economic, and the most sustainable one. Control over the characteristic features of resulted nanoparticles is the major drawback of plant mediated synthesized nanoparticles. But recent studies indicated that reaction condition have huge impact on the physicochemical properties of the resulted particles. Also, there are some recent findings that provide options to fabricate iron nanoparticles with controlled features. Current review is providing an overview on the plant mediated synthesis of iron nanoparticles, synthesis procedure, reaction optimization, and how to control the reaction.

Key words: Plant mediated synthesis; Plant extract; Green chemistry; Iron based nanoparticles; Iron nanostructures

1 مقدمه

در چند دهه ی  اخیر نانو تکنولوژی به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته است و این علم فواید و کاربرد های مفیدی را در زمینه های تخصصی علوم مختلف ارائه داده است. در یک تعریف جامع، نانو تکنولوژی علمی است که به مطالعه مواد و توسعه فناوري در سطح اتم و مولکول ها در اندازه هاي 100-1 نانومتر می پردازد. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو شکل‌ دهی و ساخت ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانوتکنولوژی در فیزیک اتمی، الکترونیک، زیست ‌شناسی، ژنتیک، علوم پزشکی و همچنین در مطالعات انرژی بکار برده می‌شود. تمامی این علوم با به کارگیری مفهوم نانو و استفاده از این علم با شدت بیشتری توسعه یافته اند (1). بيوتكنولوژي نیز جزء فناوري هاي در حال توسعه مي باشد كه با به كارگيري مفهوم نانو به پيشرفت هاي بيشتري دست خواهد يافت. تعامل بين بيوتكنولوژي و نانوتكنولوژي كه از آن به “نانوبيوتكنولوژي” نام برده مي شود شامل استفاده از قابليت ها و ابزارهای نانوتكنولوژي در علوم زیستی می باشد. با استفاده از اين فناوري مي توان انتقال مواد به داخل سلول  ها را انجام داد و يا با استفاده از مواد زیستی نانوبيومواد را ساخت و به خالص سازي و بازيافت آنها پرداخت (2).

بخشی از نانوتکنولوژی که بیشتر مورد توجه جامعه علمی و سرویس های سرمایه گذاری قرار گرفته است مربوط به سنتز نانو مواد فعال و واکنش پذیر جهت کاربرد های صنعتی، زیست محیطی و پزشکی می باشد. همچنین فقدان اطلاعات کامل در مورد ویژگی های نانوذرات سنتز شده، از کاربردهای وسیع تر و بیشتر آنها ممانعت می کند. این حقیقت باعث انجام و انتشار پروژه های علمی-تحقیقاتی وسیعی در زمینه ی سنتز و تعیین ویژگی نانومواد و کاربردهای آنها در علوم مختلف شده است (3).

در بین نانوذراتی که تاکنون تولید و استفاده از آنها مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است، نانوذرات فلزی به دلیل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند و مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته اند. قدرت نفوذ بالا در منافذ بسیار ریز، ثبات کلوئیدی و عدم تجمع و متراکم شدن در محلول ها از جمله این ویژگی ها می باشند (3). این خواص باعث دسترسی بهتر نانوذرات به موقعیت بافت هدف، توزیع مناسب، واکنش پذیری بیشتر و مدت اثر طولانی تر می شود. این خصوصیات همچنین سبب برتری و مزیت نانوذرات فلزی نسبت به ذرات بزرگتر و هم جنس در کاربردهای زیست محیطی و پزشکی آنها شده است (4). تفاوت در خصوصیات نانوذرات فلزی، موارد استفاده از آنها در زمینه های مختلف و نیز میزان تاثیرگذاری آنها را متمایز کرده است.

2 نانوذرات آهن

درمیان نانوذرات فلزی نانوذرات آهن به دلیل دارا بودن خواص مغناطیسی، کاتالیزوری، الکترونیکی و گرمایی منحصر به فرد توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. نانوذرات آهن شامل انواع مختلفی چون: اکسید آهن (مگنتیتFe₃O₄ و هماتیتFe₂O₃)، اکسید هیدرواکسید آهن (FeOOH)، آهن صفر ظرفیتی (Fe⁰) و کمپلکس آهن- مینرال می باشند (5-8). هریک از این نانو مواد دارای خواصی ویژه و متفاوت نسبت به انواع دیگر می باشند که باعث کاربرد متفاوت آن ها در صنعت، پزشکی و محیط زیست می شود. بعلاوه مورفولوژی، ساختار، اندازه و بار سطحی نانوذرات تعیین کننده ی کاربرد و میزان تاثیرگذاری آن ها می باشد (9).

مطالعات بسیاری ثابت کرده اند که نانوذرات آهن به ویژه نانوذره آهن صفر ظرفیتی (Fe⁰) در کاهش و از بین بردن بسیاری از آلاینده های محیطی، موثر می باشند. این نانوذرات اولین بار در سال 1997 برای حذف تریکلوراتیلن و  بی فنیل پلی کلورینه از محلول های آبی به کار برده شدند و از آن پس توجه بسیاری را به خود جلب کردند. نسبت سطح به حجم بالای نانوذرات و همچنین پایداری کلوئیدی بالای آن ها در محیط آلوده باعث جذب سطحی قوی آلاینده ها و در نهایت تصفیه و پاکسازی آلودگی مورد نظر می شود (10, 11). تاکنون گزارشات بسیاری در مورد استفاده از نانوذرات آهن جهت از بین بردن آلاینده های محیطی ارائه شده است (12). رنگ ها، حشره کش ها، آنتی بیوتیک ها، ترکیبات ارگانیک حاوی برم، کلر، نیترات، ماده ی منفجره مخرب تری نیتروتولوئن (TNT)، فلزات سنگین (13) و محصولات دارویی مثل ایبوپروفن (14) همگی از جمله آلاینده های محیطی بسیار خطرناک می باشند که نانوذرات آهن توانایی پاکسازی آن ها را دارند.

نانوذرات آهن در علوم پزشکی و دارویی نیز کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند که در این بین نانو ذرات اکسید آهن به علت ویژگی های مغناطیسی و زیست سازگاری از جایگاه و اهمیت ویژه ای برخوردار شده اند. امروزه تعداد قابل توجهی از تحقیقات دارویی بر روی بهبود و استفاده از داروهای ضد سرطان زیست سازگار و با اثرات جانبی کم، تمرکز یافته اند. این در حالی است که حامل های بر پایه نانوذرات آهن به علت اندازه ی بسیار کوچک، قدرت نفوذ پذیری بالا و افزایش اثر بخشی می توانند یک حامل بسیار خوب برای انتقال داروی ضد سرطان باشند. امروزه نانوذرات مگنتیت به عنوان حامل دارویی در درمان نوید بخش سرطان و جلوگیری از اثرات جانبی شیمی درمانی رایج به کار برده می شوند (15, 16). علاوه بر این، نانوذرات آهن از طریق تبدیل پرتو فروسرخ به انرژی حرارتی در بافت هدف به خودی خود توانایی فعالیت ضد سرطانی را دارند و در هیپرترمیا تراپی قابل استفاده می باشند (15). در بین انواع نانوذرات اکسید آهن مگنتیت و هماتیت دارای یک جایگاه منحصر به فردی در علم نانوتکنولوژی می باشند. چرا که علاوه بر پایداری و زیست سازگاری بالا، از نظر شیمیایی بسیار فعال و دارای خصوصیات مغناطیسی قابل توجهی می باشند. به پشتوانه ی همین ویژگی هاست که این نانوذرات در باتری های یونی لیتیومی، حسگر های گازی، معرف های کنتراستی، انتقال دارو، پیگمان ها و کاتالیست ها کاربرد های بالقوه ای را پیدا کرده اند (15).

3 سنتز نانوذرات آهن

 بنابر آنچه که گفته شد تولید و سنتز نانوذرات آهن از اهمیت اقتصادی و تجاری ویژه ای برخوردار شده است. تاکنون تولید نانوذرات آهن به روش های مختلف فیزیکی و شیمیایی صورت گرفته است. نانوذرات تولید شده در هر کدام از این روش ها خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متفاوتی ارئه می دهند. به طور کلی روش های فیزیکی و شیمیایی تولید نانوذرات آهن با دو رویکرد عمده صورت می گیرد. رویکرد بالا به پایین شامل کاهش اندازه ذرات آهن بالک تا رسیدن به مقیاس نانو می باشد که از طریق فرایند های شیمیایی و مکانیکی مثل آسیاب کردن، قلم زنی، اسپاترینگ در خلاء و تجزیه آهن پنتا کربنیل (Fe(CO)₅) در حلال های ارگانیک صورت می گیرد (17). رویکرد پایین به بالا در واقع شامل استفاده از یون های آهن و ایجاد نانو ساختارها از طریق فرایند های شیمیایی می باشد. رایج ترین روش این رویکرد واکنش یون های آهن فرو یا فریک با احیا کننده های شیمیایی می باشد (18).

هر کدام از این روش های شیمیایی و فیزیکی با مشکلات و محدودیت های خاصی در فرایند های سنتز و تولید روبه رو بوده اند. به عنوان مثال روش های بالا به پایین نیازمند تجهیزات خاص، پیچیده و گران قیمتی هستند که تولید را پرهزینه و انرژی بر می کند. از این رو از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشند. هر چند در نگاه اول روش های پایین به بالا یک روش خیلی ساده، سریع و بدون نیاز به تجهیزات خاص به نظر می آیند اما از نظر ایمنی و زیست محیطی مخاطرات و نگرانی های عمده ای را به دنبال دارند. در این روش ها از مواد شیمیایی سمی به عنوان عوامل احیاء کننده و پایدار کننده جهت سنتز نانوذرات آهن استفاده می شود. استفاده از ترکیبات سمی مثل سدیم بورهیدرید و هیدرازین، تولید گاز هیدروژن قابل اشتعال را در پی دارد. از این رو نیازمند اقدامات ویژه ای جهت حفاظت اپراتورها و همین طور حذف مواد سمی تولید شده در انتهای فرایند تولید می باشد.  بنابراین روش ها شیمیایی به طور بالقوه برای سیستم های زیست محیطی خطرناک هستند. از دیگر مشکلات ذاتی روش های شیمیایی تمایل نانوذرات به تجمع و ایجاد توده های بزرگ به طور سریع و گسترده می باشد. این تجمع باعث کاهش پایداری و در نتیجه کاهش واکنش پذیری و اثر بخشی نانوذرات تولید شده می شود (13, 14, 17, 18).

4 سنتز سبز نانوذرات آهن

در سال های اخیر محققان به دنبال یک روش ساده، ارزان، ایمن و بدون نیاز به تجهیزات پیچیده جهت سنتز نانوذرات آهن بوده اند. استفاده از سیستم های بیولوژیکی (موجودات زنده) شامل گیاهان و میکروارگانیسم ها و همچنین مواد طبیعی و زیست سازگار مانند ویتامین ها و پلیمرهای زیستی برای تولید نانوذرات فلزی یک فرصت مناسب در جهت تحقق این هدف می باشد. در واقع در فرایند سنتز نانوذرات از این ترکیبات بیولوژیک به عنوان عوامل احیاء کننده و پایدار کننده طبیعی استفاده می شود که منجر به ساخت نانوذرات آهن با خواص قابل توجه می شود (19-21).

این روش تولید نانوذرات که سنتز سبز نامیده می شود یک جایگزین سالم، ایمن و با هزینه مناسب نسبت به روش های فیزیکی و شیمیایی رایج می باشد. یکی از روش های سنتز سبز نانوذرات، سنتز به واسطه ی گیاهان می باشد که از عصاره های گیاهی جهت سنتز نانوذرات استفاده می شود (22). سنتز نانوذرات آهن با واسطه ی گیاهان تبدیل به نقطه ی عطفی در تولید و به کار گیری این نانوذرات در زمینه های پزشکی و زیست محیطی شده است. چرا که استفاده از گیاهان نسبت به میکروارگانیسم ها  نیاز به شرایط رشد پیچیده و محیط کشت های گران قیمت نداشته و خطر کمتری را به دنبال دارد.  در این روش، سنتز نانوذرات آهن به سادگی و با کنار هم قرار گرفتن پیش ساز یون آهن با عصاره گیاهی و بدون استفاده از  عوامل احیاء کننده یا پایدار کننده ی خارجی و تحت شرایط ملایم و معتدل (معمولا در دمای اتاق) صورت می گیرد (19, 22).

برای اولین بار در سال 1999 سنتز نانوذرات طلا به واسطه گیاه یونجه گزارش شد. پس از آن، انواع مختلفی از گونه های گیاهی جهت سنتز نانوذراتی از جمله طلا، نقره، پالادیوم، پلاتین، سرب و نیکل مورد استفاده قرار گرفتند. اولین سنتز سبز نانوذرات آهن به واسطه گیاه در سال 2009 انجام گرفت. پس از آن تعداد کمی از گیاهان شامل چای سبز، oloonge tea، Dodonaea viscosa، sorghum bran، Eucalyptus، Terminalia chebula، Grape leaf، Hordeum vulgare، Rumex acetosa  به طور موفقیت آمیزی برای سنتز  نانوذرات آهن به کار برده شدند (12). این عصاره های گیاهی حاوی مواد آنتی اکسیدان فراوانی از جمله پلی فنول ها، فلاوونئوید ها، کوفاکتورها، قندهای احیاء کننده، پروتئین ها، بازهای نیتروژنی و اسید های آمینه هستند که می توانند به عنوان عوامل احیاء کننده و پایدار کننده عمل کنند (22). این مواد همچنین به عنوان عوامل پوشاننده، نانوذرات آهن را از اکسایش نابهنگام و زودرس و متراکم شدن محافظت می نمایند. علاوه بر این، تهیه عصاره های گیاهی از برگ ها و زباله های میوه ای درختان که اکثرا بدون استفاده اند می تواند ایجاد ارزش افزوده نماید (23).

5 کنترل واکنش سنتز سبز

در مقایسه با مسیرهای مرسوم، سنتز با واسطه گیاهان در تولید نانوذراتی با توزیع یکنواخت ناکارآمد بوده و دستیابی به کنترل مورفولوژیک نانوذرات به علت عدم درک مکانیسم های تنظیمی آن دشوار می باشد. این در حالی است که روش های شیمیایی جهت کنترل دقیق اندازه نانوذرات ابداع شده است. اما همان طور که اشاره شد این روش های سنتز در شرایط بسیار سخت انجام می گیرند. در تکنیک سنتز سبز اخیرا تلاش هایی برای کنترل اندازه و شکل نانوذرات با استفاده از سورفاکتانت های آلی انجام گرفته است. در مطالعه ای نانوذرات نقره با استفاده از عصاره های گیاهی و در حضور ستیل تری متیل آمونیوم برومید(CTAB)  و سدیم دو دسیل سولفات (SDS) سنتز شدند و نتایج نشان دادند که CTAB در کنترل شکل نانوذرات نقش مهمتری نسبت به  SDS دارد (24).  مطالعه ی دیگری به منظور تاثیر بتا سیکلو دکستران (βCD) به عنوان یک پایدارکننده برای نانوذرات آهن سنتز شده با عصاره برگی گیاه اکالیپتوس انجام گرفته (25). بررسی نتایج حاصل از این مطالعه نشان دادند که واکنش های هیدروفوبی موثر بین بخش های غیر قطبی βCD با سطح نانوذرات می توانند از رشد بیش از حد و تراکم نانوذرات جلوگیری کنند. علاوه بر این برخی آنتی اکسیدان های لیپوفیل (پلی فنول ها، آلکالوئید ها، فلاوونوئید ها) موجود در عصاره ی اکالیپتوس که جهت سنتز و پایدار کردن نانوذرات فلزی به کار برده می شوند، ممکن است کاملا در دسترس نباشند و تشکیل میسل بدهند. اضافه کردن βCD به عصاره گیاهی باعث حل شدن این بیومولکول ها و دسترسی بیشتر آن ها به نانوذرات آهن می شود. در نهایت βCD باعث کاهش اندازه ذرات از 60 به 20 نانومتر و محدود شدن توزیع اندازه ذرات می شود (25).

6 بهینه سازی سنتز سبز

در مطالعات اخیر پژوهشگران تلاش نموده اند تا با شناسایی عوامل موثر در فرایند سنتز سبز نانوذرات آهن به شرایط بهینه در این واکنش دست یابند. معمولا این مطالعات با استفاده از نرم افزارهای طراحی آزمون و بهینه سازی انجام می شود. این نرم افزارها دارای امکانات و ابزارهای کامل و منحصر به فرد هستند و می تواند محققین را در پیش بینی تأثیر فاکتورهای مختلف بر آزمایش یاری نمایند. مطالعات انجام گرفته در این راستا نشان داده است که از میان پارامترهای مختلف در واکنش سنتز سبز مانند دمای واکنش، زمان واکنش، و غلظت اجزای واکنش تنها دو عامل غلظت عصاره گیاهی و همچنین غلظت نمک آهن مورد استفاده در واکنش از عوامل تاثیرگزار بر سنتز نانوذرات آهن می باشند (26-28). این یافته ها بیانگر این واقعیت است که واکنش سنتز نانوذرات آهن با استفاده از عصاره های گیاهی نیاز مند به کنترل دما نیست. دوم آنکه این واکنش ها معمولا آنی و سریع پیشرفت نموده و نیاز به زمان های تولانی جهت اتمام واکنش نمی باشد. این دو مزیت ذکر شده می تواند در فرایندهای تولید صنعتی نانوذرات دارای اهمیت بالا باشد. چرا که در مقیاس های صنعتی کنترل دما امر سهل الوصولی نیست. از سوی دیگر واکنش سریع میتواند راندمان تولید را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

7 مراحل سنتز سبز

فرایند کلی سنتز نانوذرات آهن با استفاده از عصاره های گیاهی از مراحل زیر انجام می شود. در ابتدا بافت های خشک گیاه (شامل برگ، گل، میوه، ریشه، دانه و غیره) با استفاده از آسیاب پودر شده و با توری با مش مشخص سرند می گردند. مقدار مشخصی از پودر برگ گیاه داخل بالن حاوی آب مقطر ریخته شده و حرارت داده می شود. مخلوط را در دمای اتاق سرد کرده و با استفاده از توری با مش ریز قطعات گیاهی جداسازی می گردد. به منظور جداسازی ذرات ریز موجود در عصاره، محلول صاف شده سانترفیوژ می شود. از محلول رویی به عنوان عصاره گیاهی جهت سنتز نانوذرات استفاده می شود. جهت سنتز نانوذرات آهن کافی است محلولی از نمک آهن (نمک فروس یا نمک فریک و یا مخلوطی از هردو) را تحت همزنی به عصاره گیاهی اضاف نماییم(29) . البته باید در نظر داشت که همان طور که در بخش های پیشین مطرح شد، غلظ نمک آهن و همچنین غلظت عصاره گیاهی از عوامل تاثیرگزار اساسی در این واکنش می باشند. لذا لازم است تا با انجام آزمون هایی به غلظت صحیح پی برده شود.

8 تعیین ویژگی های نانوذرات آهن

معمولا جهت تعیین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نانوذرات آهن از آنالیزهای رایج نانومواد استفاده می گردد که در ادامه به برخی از معمول ترین آنها اشاره شده است.

8.1 میکروسکوپ الکترونی عبوری Transmission Electron Microscopy (TEM):

یکی از مواردی که در مطالعه نانوذرات نقش اساسی ایفا می‌کند، تعیین اندازه و شکل آن‌ها می‌باشد. استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) اولین روش برای تعیین اندازه، مورفولوژی و توزیع اندازه نانوذرات به دست آمده است (30).

8.2 اسپکتروسکوپی زیر قرمز Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy:

 FTIR  محدوده ای از طول موج های در ناحیه فرو سرخ را که به وسیله باند های کوالان جذب می شوند را اندازه گیری می کند، تا ساختار و اجزای مولکولی مواد تعیین شود. ساختار مولکولی مواد نیز مشابه با اثر انگشت کاملا  منحصر بفرد می باشد. این شاخصه، طیف سنجی مادون قرمز را برای آنالیز انواع مختلف مواد مفید می سازد. به طور کل آنالیزFTIR  برای شناسایی مواد ناشناخته، شناسایی یا اندازه گیری سطح آلودگی ها بر روی مواد و شناسایی مواد اضافی به کار می رود. این آنالیز اغلب مهمترین گام برای فرآیند آنالیز مواد است چرا که دارای مزیت هایی از جمله سریع وآسان بودن، اندازه گیری مقدار کم و بدون آسیب نمونه و همچنین ابزار اختصاصی دقیقی برای افزایش کنترل کیفیت است. این تکنیک جهت تعیین ماهیت گروه های عاملی موجود در سطح نانوذرات و ویژگی های ساختاری آنها نیز به کار برده می شود .

8.3 پراش پودر اشعه ایکس X-ray Powder Diffraction (XRD):

XRD یک تکنیک مرسوم برای تعیین مورفولوژی و ساختار کریستالی نانوذرات می باشد. این تکنیک جهت تعیین ماهیت کریستالی ذرات به کار برده می شود. مواد مختلف به دلیل چیدمان و نظم‌های متفاوت اتمی دارای الگوی پراش متفاوت و منحصر به فرد هستند. حتی فاز‌های کریستالی مختلف از یک ماده شیمیایی یکسان دارای الگوهای پراش متفاوت می‌باشند. بنابراین با مطالعه‌ی زاویه‌ای که پیک‌های XRD در آن تشکیل می‌شوند و شدت نسبی هر پیک، می‌توان نوع مواد و فاز آنها را به صورت کیفی شناسایی کرد. مواد آمورف (بی‌شکل) پیک‌های مشخص تشکیل نمی‌دهند، در حالیکه مواد بلوری که ساختار منظمی دارند پیک‌های مشخص در زوایای مشخص ایجاد می‌کنند. الگوی نموداری XRD  اگر در محدوده ها ی خاصی پیک های بازتابی ارائه دهد نشان دهنده ساختار کریستالی نانوذرات می باشد و اگر این الگو بدون پیک باشد ساختار نانوذره به صورت آمورف می باشد.

8.4 پراکندگی دینامیک نور Dynamic Light Scattering (DLS):

آنالیز پراکندگی دینامیکی نور (DLS) که طیف سنجی ارتباط فوتونی (Photon correlation spectroscopy) نیز نامیده می شود، تنها تکنیک رایج برای اندازه گیری اندازه ذرات در محیط مایع می باشد. این روش غیرمخرب و سریع برای تعیین اندازه ذرات در محدوده ی چند نانومتر تا میکرون به کار می رود. این روش که به برهمکنش نور با ذره بستگی دارد، برای توصیف اندازه ذرات مختلف از جمله پروتئین ها، میسل ها، کربوهدرات ها، پلیمرها و نانوذرات انجام می شود. در فناوری های اخیر، ذراتی با قطر کمتر از نانومتر نیز با این روش قابل اندازه گیری هستند. در DLS نور پراکنده شده بوسیله نانوذرات موجود در سوسپانسیون با زمان تغییر می کند که می تواند به قطر ذره ارتباط داده شود. از DLS برای نمایش جمعیت ذرات در قطرهای مختلف و نشان دادن سیستم های تک جمعیتی و چند جمعیتی استفاده می شود.

8.5 مغناطیس سنج نمونه ارتعاشی Vibrating Sample Magnetometer (VSM):

آنالیز VSM یک ابزار علمی جهت اندازه گیری خواص مغناطیسی مواد است. در این آنالیز مواد یا نانوذرات در داخل یک میدان مغناطیسی یکنواخت جهت آهن ربایی شدن و جذب شدن قرار داده می شوند. میدان مغناطیسی در دمای اتاق در یک بازه منفی تا مثبت جابه جا میشود و جذب مغناطیسی نانومواد به صورت یک نمودار رسم می شود که به نمودار hysteresis curve معروف است. می توان با بررسی نمودار به خواص مغناطیسی و همچنین آهن ربایی شدن یا نشدن نمونه پی برد.  به طور خلاصه و مفید می توان گفت VSM درجه اشباع مغناطیسی را نشان می دهد که به خلوص و سایز نمونه بستگی دارد. از این خواص برای کاربرد های پزشکی از جمله تصویر برداری پزشکی و مهندسی زیستی می توان استفاده کرد (31, 32).

8.6 کالری متری اسکن تفاضلی Differential Scanning Calorimetry (DSC):

به طور کل آنالیز گرماسنجی افتراقی یک تکنیک حرارتی است  که در علوم مختلفی برای بررسی خواص فیزیکی، حرارتی و اندازه گیری دمای ذوب نمونه به کار گرفته می شود. در این روش ها در محدوده وسیعی از درجه حرارت، اثرات دما بر روی مواد قابل تشخیص بوده و مشــخصات کالریمتری مواد با استفاده از حتی چند میلی گــرم از نمونه قابــل اندازه گیری اســت. با اســتفاده از روش DSC، ضریــب حرارتــی، انتقــال حرارت، خلوص، دمــا و گرمای نهان ذوب مــواد قابل اندازه گيری و تغییرفاز ساختمان کریستالی مواد قابل بررسی است. در فناوری نانو این تکنیک برای بررسی پایداری نانوذرات تولید شده استفاده می شود. در این تکنیک تفاوت در میزان حرارت مورد نیاز برای افزایش دمای نمونه و مرجع، به عنوان یک تابع دما اندازه گیری می‌شود. نمونه و مرجع هر دو در محدوده دمایی نزدیکی در سراسر آزمایش حفظ می‌شوند، عموما برنامه دمایی آنالیز DSC به گونه‌ای طراحی می‌شود که تغییر دمای نگه دارنده نمونه تابع خطی از زمان باشد. نمونه مرجع باید یک ظرفیت گرمایی به خوبی مشخص شده داشته باشد که بیش از دامنه دمایی که اسکن می‌شود باشد. زمانی کــه دمای يــک ماده مطابــق الگوی خاصی در محيطی مشــخص افزايش يا کاهش پيدا می کند، دســتگاه آناليز حرارتی تفاضلی اين امــکان را فراهم می کند تا بتوان به راحتی تغييری کــه در ويژگی های فيزيکی ماده پديد می آيد را اندازه گيری کرد (26, 27).

 فهرست منابع

1. 1. Heera P, Shanmugam S. Nanoparticle characterization and application: an overview. Int J Curr Microbiol App Sci. 2015;4(8):379-86.
   2. Hola K, Markova Z, Zoppellaro G, Tucek J, Zboril R. Tailored functionalization of iron oxide nanoparticles for MRI, drug delivery, magnetic separation and immobilization of biosubstances. Biotechnology advances. 2015;33(6):1162-76.
   3. Machado S, Pacheco J, Nouws H, Albergaria JT, Delerue-Matos C. Characterization of green zero-valent iron nanoparticles produced with treeleaf extracts. Sci Total Environ. 2015;533:76-81.
   4. Mystrioti C, Xanthopoulou T, Tsakiridis P, Papassiopi N, Xenidis A. Comparative evaluation of five plant extracts and juices for nanoiron synthesis and application for hexavalent chromium reduction. SciTotal Environ. 2016;539:105-13.
   5. Kuang Y, Wang Q, Chen Z, Megharaj M, Naidu R. Heterogeneous Fenton-like oxidation of monochlorobenzene using green synthesis of iron nanoparticles. J Colloid Interface Sci. 2013;410:67-73.
   6. Demir A, Topkaya R, BaykalA. Green synthesis of superparamagnetic Fe 3 O 4 nanoparticles with maltose: its magnetic investigation. Polyhedron. 2013;65:282-7.
   7. Wang Z. Iron complex nanoparticles synthesized by eucalyptus leaves. ACS Sustainable Chem Eng. 2013;1(12):1551-4.
   8. Taghizadeh S-M, Berenjian A, Zare M, Ebrahiminezhad A. New Perspectives on Iron-Based Nanostructures. Processes. 2020;8(9):1128.
   9. Wang Z, Fang C, Mallavarapu M. Characterization of iron–polyphenol complex nanoparticles synthesized by Sage (Salvia officinalis) leaves. Environ Technol Innov. 2015;4:92-7.
   10. Huang L, Weng X, Chen Z, Megharaj M, Naidu R. Green synthesis of iron nanoparticles by various tea extracts: comparative study of the reactivity. Spectrochim Acta Mol Biomol. 2014;130:295-301.
   11. Wang Z, Yu C, Fang C, Mallavarapu M. Dye removal using iron–polyphenol complex nanoparticles synthesized by plant leaves. Environ Technol Innov. 2014;1:29-34.
   12. Xiao Z, Yuan M, Yang B, Liu Z, Huang J, Sun D. Plant-mediated synthesis of highly active iron nanoparticles for Cr (VI) removal: Investigation of the leading biomolecules. Chemosphere. 2016;150:357-64.
   13. Wang Z, Fang C, Megharaj M. Characterization of iron–polyphenol nanoparticles synthesized by three plant extracts and their fenton oxidation of azodye. ACS Sustainable Chem Eng. 2014;2(4):1022-5.
   14. Machado S, Stawiński W, Slonina P, Pinto A, Grosso J, Nouws H, et al. Application of green zero-valent iron nanoparticles to the remediation of soils contaminated with ibuprofen. Sci Total Environ. 2013;461:323-9.
   15. Rajendran K, Karunagaran V, Mahanty B, Sen S. Biosynthesis of hematite nanoparticles and its cytotoxic effect on HepG2 cancer cells. Int J Biol Macromol. 2015;74:376-81.
   16. Venkateswarlu S, Kumar BN, Prasad C, Venkateswarlu P, Jyothi N. Bio-inspired green synthesis of Fe 3 O 4 spherical magnetic nanoparticles using Syzygium cumini seed extract. Physica B: Condensed Matter. 2014;449:67-71.
   17. Wang T, Lin J, Chen Z, Megharaj M, Naidu R. Green synthesized iron nanoparticles by green tea and eucalyptus leaves extracts used for removal of nitrate in aqueous solution. J Clean Prod. 2014;83:413-9.
   18. Machado S, Pinto S, Grosso J, Nouws H, Albergaria JT, Delerue-Matos C. Green production of zero-valent iron nanoparticles using tree leaf extracts. Sci Total Environ. 2013;445:1-8.
   19. Markova Z, Novak P, Kaslik J, Plachtova P, Brazdova M, Jancula D, et al. Iron (II, III)–polyphenol complex nanoparticles derived from green tea with remarkable ecotoxicological impact. ACS Sustainable Chem Eng. 2014;2(7):1674-80.
   20. Taghizadeh S-M, Morowvat MH, Negahdaripour M, Ebrahiminezhad A, Ghasemi Y. Biosynthesis of Metals and Metal Oxide Nanoparticles Through Microalgal Nanobiotechnology: Quality Control Aspects. BioNanoScience. 2020:1-18.
   21. Taghizadeh S-M, Taherpoor A, Berenjian A, Ghasemi Y, Ebrahiminezhad A. Algae and microalgae mediated synthesis of iron nanoparticles and their applications. Journal of Advanced Medical Sciences and Applied Technologies. 2020;2020.
   22. Makarov VV, Makarova SS, Love AJ, Sinitsyna OV, Dudnik AO, Yaminsky IV, et al. Biosynthesis of stable iron oxide nanoparticles in aqueous extracts of Hordeum vulgare and Rumex acetosa plants. Langmuir. 2014;30(20):5982-8.
   23. Luo F, Yang D, Chen Z, Megharaj M, Naidu R. The mechanism fordegrading Orange II based on adsorption and reduction by ion-based nanoparticles synthesized by grape leaf extract. J Hazard Mater. 2015;296:37-45.
   24. Ahmad R, Parrey SH, Faisal Q. Role of Cetyltrimethylammonium Bromide in the Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Mimusops elengi, Linn.(Maulsari) Leaf Extract. Advances in Nanoparticles. 2016;5(01):44.
   25. Zhuang Z, Huang L, Wang F, Chen Z. Effects of cyclodextrin on the morphology and reactivity of iron-based nanoparticles using Eucalyptus leaf extract. Indus Crops Prod. 2015;69:308-13.
   26. Kheshtzar R, Berenjian A, Ganji N, Taghizadeh S-M, Maleki M, Taghizadeh S, et al. Response surface methodology and reaction optimization to product zero-valent iron nanoparticles for organic pollutant remediation. Biocat Agr Biotechnol. 2019:101329.
   27. Kheshtzar R, Berenjian A, Taghizadeh S-M, Ghasemi Y, Asad AG, Ebrahiminezhad A. Optimization of reaction parameters for the green synthesis of zero valent iron nanoparticles using pine tree needles. Green ProcSynth. 2019;8(1):846-55.
   28. Taghizadeh S-M, Zare-Hoseinabadi A, Berenjian A, Ghasemi Y, Ebrahiminezhad AJJoETT. Effective Parameters in the Green Synthesis of Zero-valent Iron Nanoparticles as a Fenton-like Catalyst. Journal of environmental treatment techniques. 2020;8(1):442-7.
   29. Taghizadeh S-M, Berenjian A, Taghizadeh S, Ghasemi Y, Taherpour A, Sarmah AK, et al. One-put green synthesis of multifunctional silver iron core-shell nanostructure with antimicrobial and catalytic properties. Indus Crops Prod. 2019;130:230-6.
   30. Taghizadeh S-M, Lal N, Ebrahiminezhad A, Moeini F, Seifan M, Ghasemi Y, et al. Green and economic fabrication of zinc oxide (ZnO) nanorods as a broadband UV blocker and antimicrobial agent. Nanomaterials. 2020;10(3):doi: 10.3390/nano10030530.
   31. Taghizadeh S-M, Ebrahiminezhad A, Ghoshoon MB, Dehshahri A, Berenjian A, Ghasemi Y. Magnetic immobilization of Pichia pastoris cells for the production of recombinant human serum albumin. Nanomaterials. 2020;10(1):111.
   32. Taghizadeh S-M, Jafari S, Ahmad-Kiadaliri T, Mobasher MA, Lal N, Raee MJ, et al. Magnetic immobilisation as a promising approach against bacteriophage infection. Mater Res Express. 2019;6:1250a8.