Các hạt nano Prussian Blue hiệu quả hơn cho việc làm sạch Caesium từ dung dịch trong nước và dịch sinh học
Tóm tắt
Bất kỳ sự phát tán nào của cesium-137 phóng xạ, do tai nạn không mong muốn tại các nhà máy hạt nhân, đều đại diện cho một mối đe dọa nguy hiểm đối với sức khỏe con người và môi trường. Prussian blue đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi như một thuốc giải độc cho những người tiếp xúc với ô nhiễm nội bộ cấp tính do Cs-137, nhờ vào khả năng hoạt động như một chất hấp thụ chọn lọc và độ độc tính gần như không có. Trong công trình hiện tại, quy trình tổng hợp đã được xem xét lại nhằm tránh sử dụng dung môi hữu cơ để thu được các hạt nano Prussian blue với các thuộc tính hình thái và cấu trúc, góp phần tích cực vào khả năng gắn kết Cs+ của chúng so với mẫu Prussian blue thương mại. Việc giảm kích thước hạt và tăng giá trị diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ so với mẫu tham chiếu Prussian blue thương mại dẫn đến việc hấp thụ cesium nhanh hơn trong dung dịch mô phỏng dịch tiêu hóa (+35% sau 1 giờ tiếp xúc). Sau đó, sau 24 giờ tiếp xúc, cả hai chất rắn đều có khả năng loại bỏ >98% lượng Cs+ ban đầu. Các hạt nano Prussian blue cho thấy sự ức chế yếu đối với phát quang vi khuẩn trong pha nước và không có tác động độc hại mãn tính nào.
Từ khóa
#Prussian blue #cesium-137 #giải độc #ô nhiễm phóng xạ #hạt nano #hấp thụ chọn lọc.Tài liệu tham khảo
Brown, 1724, Observation and experiments upon the foregoing preparation, Philos. Trans. R. Soc. Lond., 33, 17
Kraft, 2008, On the discovery and history of Prussian blue, Bull. Hist. Chem., 33, 61
Faustino, 2008, Quantitative determination of cesium binding to ferric hexacyanoferrate: Prussian blue, J. Pharm. Biomed. Anal., 47, 114, 10.1016/j.jpba.2007.11.049
Calvi, 2019, Acute and late effects of combined internal and external radiation exposures on the hematopoietic system, J. Palis, Int. J. Rad. Biol., 95, 1447, 10.1080/09553002.2019.1644932
Balmaseda, 2003, Behavior of Prussian blue-based materials in presence of ammonia, J. Phys. Chem. Solids, 64, 685, 10.1016/S0022-3697(02)00378-5
Doumic, 2016, “Soluble” vs.“insoluble” Prussian blue based catalysts: Influence on Fenton-type treatment, RSC Adv., 6, 46625, 10.1039/C6RA06618F
Scholz, 2001, The Interaction of Prussian Blue and Dissolved Hexacyanoferrate Ions with Goethite (α-FeOOH) Studied to Assess the Chemical Stability and Physical Mobility of Prussian blue in Soils, J. Ecotoxicol. Environ. Saf., 49, 245, 10.1006/eesa.2001.2060
Cosgrove, 1973, Preparation of ferrous ferricyanide (not Turnbull’s Blue), J. Am. Chem. Soc., 95, 1083, 10.1021/ja00785a015
Buser, 1977, The crystal structure of Prussian blue: Fe4[Fe (CN)6]3. xH2O, Inorg. Chem., 16, 2704, 10.1021/ic50177a008
Itaya, 1982, Spectroelectrochemistry and electrochemical preparation method of Prussian blue modified electrodes, J. Am. Chem. Soc., 104, 4767, 10.1021/ja00382a006
Chen, 2015, Prussian blue non-woven filter for cesium removal from drinking water, J. Separ. Purif. Techn., 153, 37, 10.1016/j.seppur.2015.08.029
Vipin, 2016, Cellulose nanofiber backboned Prussian blue nanoparticles as powerful adsorbents for the selective elimination of radioactive cesium, Sci. Rep., 6, 37009, 10.1038/srep37009
Vincent, 2014, Thallium (I) sorption using Prussian blue immobilized in alginate capsules, Carbohydr. Polym., 99, 517, 10.1016/j.carbpol.2013.08.076
Nielsen, 1987, In vitro study of 137Cs sorption by hexacyanoferrates (II), Z. Naturforsch., 42, 1451, 10.1515/znb-1987-1114
Thompson, 2001, Prussian blue for treatment of radiocesium poisoning, Pharmacotherapy, 21, 1364, 10.1592/phco.21.17.1364.34426
Kong, 2015, New faces of porous Prussian blue: Interfacial assembly of integrated hetero-structures for sensing applications, Chem. Soc. Rev., 44, 7997, 10.1039/C5CS00397K
Reguera, 1994, On the interactions of ozone with manganous hexacyanoferrates, Polyhedron, 13, 479, 10.1016/S0277-5387(00)81664-2
Yang, 2019, Flexible H2O2 microfluidic fuel cell using graphene/Prussian blue catalyst for high performance, Chem. Eng. J., 369, 813, 10.1016/j.cej.2019.03.134
Zhang, 2017, Potassium prussian blue nanoparticles: A low-cost cathode material for potassium-ion batteries, Adv. Funct. Mater., 27, 1604307, 10.1002/adfm.201604307
Nai, 2019, Hollow structures based on prussian blue and its analogs for electrochemical energy storage and conversion, Adv. Mater., 31, 1706825, 10.1002/adma.201706825
Assis, 2016, Prussian blue for electrochromic devices, J. Electroanal. Chem., 777, 33, 10.1016/j.jelechem.2016.05.007
Xu, 2019, Large-scale synthesis of monodisperse Prussian blue nanoparticles for cancer theranostics via an “in situ modification” strategy, Int. J. Nanomed., 14, 271, 10.2147/IJN.S183858
Dumani, 2020, Photomagnetic Prussian blue nanocubes: Synthesis, characterization and biomedical applications, Nanomed. Nanotech. Biol. Med., 24, 102138, 10.1016/j.nano.2019.102138
(2020, June 22). International Atomic Energy Agency/Power Reactor Information System. 2019. The Data-Base on Nuclear Power Reactors. Available online: https://pris.iaea.org/pris/.
Meulenbelt, 2018, Assessing chemical, biological, radiological and nuclear threats to the food supply chain, Global Sec. Health Sci. Policy, 3, 14, 10.1080/23779497.2018.1509675
Basu, 2018, Graphene-prussian blue nanocomposite impregnated in alginate for efficient removal of cesium from aquatic environment, J. Environ. Chem. Eng., 6, 4399, 10.1016/j.jece.2018.06.062
Kim, 2018, Porous hydrogel containing Prussian blue nanoparticles for effective cesium ion adsorption in aqueous media, J. Ind. Eng. Chem., 60, 465, 10.1016/j.jiec.2017.11.034
Wi, 2019, Immobilization of Prussian blue nanoparticles in acrylic acid-surface functionalized poly (vinyl alcohol) sponges for cesium adsorption, Environ. Eng. Res., 24, 173, 10.4491/eer.2018.177
Kim, 2019, Prussian blue immobilized cellulosic filter for the removal of aqueous cesium, Sci. Total Env., 670, 779, 10.1016/j.scitotenv.2019.03.234
Turgis, 2013, An original “click and bind” approach for immobilizing copper hexacyanoferrate nanoparticles on mesoporous silica, Chem. Mater., 25, 4447, 10.1021/cm4029935
Aulia, 2018, Selective adsorption of cesium from an aqueous solution by a montmorillonite-prussian blue hybrid, Chem. Eng. J., 349, 595, 10.1016/j.cej.2018.05.137
Choi, 2019, In vivo removal of radioactive cesium compound using Prussian blue-deposited iron oxide nanoparticles, Nanomedicine, 14, 3143, 10.2217/nnm-2019-0085
Kim, 2018, Photocatalytic enhancement of cesium removal by Prussian blue-deposited TiO2, J. Hazard. Mater., 357, 449, 10.1016/j.jhazmat.2018.06.037
Li, 2020, Prussian blue nanocubes decorated on nitrogen-doped hierarchically porous carbon network for efficient sorption of radioactive cesium, J. Hazard. Mater., 385, 121568, 10.1016/j.jhazmat.2019.121568
Rauwel, P., and Rauwel, E. (2019). Towards the Extraction of Radioactive Cesium-137 from Water via Graphene/CNT and Nanostructured Prussian Blue Hybrid Nanocomposites: A Review. Nanomaterials, 9.
Pearce, 1994, Studies of any toxicological effects of Prussian blue compounds in mammals—A review, Food Chem. Toxicol., 32, 577, 10.1016/0278-6915(94)90116-3
Taran, 2006, Comparison of Prussian blue and apple-pectin efficacy on 137Cs decorporation in rats, Biochimie, 88, 1837, 10.1016/j.biochi.2006.09.010
Zakaria, 2017, Recent advances in Prussian blue and Prussian blue analogues: Synthesis and thermal treatments, C. Chem. Rev., 352, 328, 10.1016/j.ccr.2017.09.014
Farah, 2012, Fabrication of Prussian blue/multi-walled carbon nanotubes modified glassy carbon electrode for electrochemical detection of hydrogen peroxide, Int. J. Electrochem. Sci., 7, 4302, 10.1016/S1452-3981(23)19539-3
Tanaka, 2010, Rapid preparation of flexible porous coordination polymer nanocrystals with accelerated guest adsorption kinetics, Nat. Chem., 2, 410, 10.1038/nchem.627
Bonacin, 2018, Use of screen-printed electrodes modified by prussian blue and analogues in sensing of cysteine, Electroanalysis, 30, 170, 10.1002/elan.201700628
Guo, 2017, A Prussian blue anode for high performance electrochemical deionization promoted by the faradaic mechanism, Nanoscale, 9, 13305, 10.1039/C7NR03579A
Zhang, 2009, Synthesis, characterization, and magnetically controlled release behavior of novel core− shell structural magnetic ibuprofen-intercalated LDH nanohybrids, J. Phys. Chem. C, 113, 12140, 10.1021/jp901060v
Marchesi, 2020, Synthetic saponite clays as promising solids for lanthanide ion recovery, New J. Chem., 44, 10033, 10.1039/C9NJ05983K
Fordtran, 1966, Ionic Constituents and Osmolality of Gastric and Small-Intestinal Fluids after Eating, Am. J. Digest. Dis., 11, 503, 10.1007/BF02233563
Katsev, 2014, New thermophilic luminescent bacteria evolved from the Azov Sea, Tavrida Med. Biol. Bull., 17, 59
Abbas, 2018, Vibrio fischeri bioluminescence inhibition assay for ecotoxicity assessment: A review, Sci. Total Env., 626, 1295, 10.1016/j.scitotenv.2018.01.066
Costenaro, 2017, Physico-chemical Properties, Biological and Environmental Impact of Nb-saponites Catalysts for the Oxidative Degradation of Chemical Warfare Agents, Chem. Select., 2, 1812
Chugunova, 2015, Synthesis and antimicrobial activity of novel structural hybrids of benzofuroxan and benzothiazole derivatives, Eur. J. Med. Chem., 93, 349, 10.1016/j.ejmech.2015.02.023