• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Особенности электронного спинового резонанса в биообъектах Pleurotus ostreatus, выращенных на субстрате с добавлением магнетита

Калмыкова, ТВ, Тарапов, СИ, Вакула, АС, Горобец, СВ, Горобец, ОЮ, Горобец, ЮИ, Булаевская, МА, Гетманенко, КА
Organization: 

 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12,
 ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: tanya.kalmykova1@gmail.com 

Харьковский национальный университет радиоэлектроники
14, просп. Науки, Харьков, 61166, Украина

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
4, пл. Свободы, Харьков, 61022, Украина

Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского
37, просп. Победы, Киев, 03056, Украина

Институт магнетизма НАН Украины и МОН Украины
36-б, бульвар Акад. Вернадского, Киев, 03142, Украина

Язык: русский
Аннотация: 

 

Предмет и цель работы. Синтез сорбентов биологического происхождения стал одним из способов решения проблемы борьбы с загрязнением окружающей среды тяжелыми металлами. На сегодняшний день важной задачей является изучение свойств биосорбентов, в которые вводятся магнитные наночастицы. Внедрение наночастиц из магнетита Fe3O4 позволяет улучшить абсорбционные свойства биосорбентов. Предметом исследования являются магниторезонансные свойства наночастиц в таких биосорбентах, как грибы-макромицеты, на примере Pleurotus ostreatus (вешенки обыкновенной). Цель работы – определение магниторезонансных свойств и состояния наночастиц магнетита внутри Pleurotus ostreatus.

Метод и методология работы. Методом электронного спинового резонанса (ЭСР) X-диапазона при T = 294 К зарегистрированы спектры ферромагнитного резонанса (ФМР). Методом просвечивающей электронной микроскопии получены фотографии магнитных наночастиц. Проведено математическое моделирование свойств образующихся кластеров из магнитных наночастиц Fe3O4 внутри грибов-макромицетов Pleurotus ostreatus. В моделировании использована феноменологическая модель на основе известного уравнения Киттеля. Предложена корректировка модели для случая взаимодействующих наночастиц в магнитном кластере эллипсоидальной формы.

Результаты работы. Показано, что наночастицы Fe3O4 хорошо абсорбируются грибами-макромицетами и группируются в структурные кластеры независимо от концентрации введенных магнитных наночастиц. Эти образования представляют собой магнитные кластеры наночастиц эллипсоидальной формы с соотношением сторон 3:1:1. Разработанная авторами математическая модель позволила по спектрам ФМР определить размеры  магнитных кластеров, оценить их форму и магнитное взаимодействие между ними. Данные результатов моделирования согласуются с изображениями этих кластеров внутри Pleurotus ostreatus, полученными с помощью электронного просвечивающего микроскопа.

Заключение. Представленные в работе результаты позволят развить методику неразрушающего контроля состояния биосорбентов методами магниторезонансной радиоспетроскопии.

Ключевые слова: Pleurotus ostreatus, биосорбент, магнетит, ферромагнитный резонанс, электронный спиновый резонанс

Статья поступила в редакцию 20.08.2019
УДК 537.622.4
Radiofiz. elektron. 2020, 25(2): 
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Маркова М.Е., Урьяш В.Ф., Степанова Е.А., Груздева А.Е., Гришатова Н.В., Демарин В.Т., Туманова А.Н. Сорбция тяжелых металлов высшими грибами и хитином разного происхождения в опытах in vitro. Вестник Нижегородского университета. 2008. № 6. С. 118–124.
  2. Stihi C., Radulescu C., Busuioc G., Popescu I.V., Gheboianu A., Ene A. Studies on Accumulation of Heavy Metals from Substrate to Edible Wild Mushrooms. Rom. J. Phys. 2011. Vol. 56, Iss. 1–2. P. 257–264.
  3. Javaid A., Bajwa R., Shafique U., Anwar J. Removal of heavy metals by adsorption on Pleurotus ostreatus. Biomass Bioenergy. 2011. Vol. 35, Iss. 5. P. 1675–1682. DOI: 10.1016/j.biombioe.2010.12.035.
  4. Abdul-Talib S., Tay C.C., Abdullah-Suhaimi A., Liew H.H. Fungal Pleurotus ostreatus biosorbent for cadmium (II) removal in industrial wastewater. J. Life Sci. Technol. (JOLST). 2013. Vol. 1, No 1. P. 65–68. DOI: 10.12720/jolst.1.1.65–68.
  5. Wang C., Liu H.Liu Z.Gao Y.Wu B., Xu H. Fe3O4 nanoparticle-coated mushroom source biomaterial for Cr(VI) polluted liquid treatment and mechanism research. R. Soc. Open Sci. 2018. Vol. 5, No 5. P. 1717–1776. DOI: 10.1098/rsos.171776.
  6. Zhang D., Zhang Y., Wang J., He H., Li W., Li, E., Falandysz J. Removal of cadmium and lead from heavy metals loaded PVA–SA immobilized Lentinus edodes. Desalin. Water Treat. 2013. Vol. 52, Iss. 25–27. P. 4792–4801. DOI: 10.1080/19443994.2013.809936.
  7. Ezzouhria L., Ruizb E., Castrob E., Moya M., Espinolab F., Cherrata L., Er-Raiouic H., Lairinia K. Mechanisms of lead uptake by fungal biomass isolated from heavy metals habitats. Afinidad. Vol. 67, Iss. 545. 2010. P. 39–44.
  8. Shazia I., Sumera A., Ahmad I., Khanam T., Azim A., Nadeem M. Use of Duckweed Growing on Sewage Water as Poultry Feed. Int. J. Sci. Res. 2015. Vol. 5, Iss. 1. P. 1–8.
  9. Dhawale S.S., Lane A.C., Dhawale S.W. Effects of mercury on the white rot fungus Phanerochaete chrysosporium. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 1996. Vol. 56, No 5. P. 825–832. DOI: 10.1007/s001289900120.
  10. 10.  Gabriel J., Kofronova O., Rychlovsky P., Krenzelok M. Accumulation and effect of cadmium in the wood-rotting basidiomycete Daedalea quercina. Bull Environ. Contam. Toxicol. 1996. Vol. 57, No 3. P. 383–390. DOI: 10.1007/s001289900202.
  11. 11.  Melgar M.J., Alonso J., Perez-Lopez M., Garcia M.A. Influence of some factors in toxicity and accumulation of cadmium from edible wild macrofungi in NW Spain. J. Environ. Sci. Health., Part B. 1998. Vol. 33, Iss. 4. P. 439–455. DOI: 10.1080/03601239809373156.
  12. Cihangir N., Saglam N. Removal of cadmium by Pleurotus sajor-caju Basidiomycetes. Acta Biotechnol. 1999. Vol. 19, Iss. 2. P. 171–177. DOI: 10.1002/abio.370190212.
  13. Das N. Heavy metals biosorption by mushrooms. Nat. Prod. Radiance. 2005. Vol. 4, No 6. P. 454–459.
  14. Romero C., Reinoso E., Urrutia M. Biosorption of heavy metals by Talaromyces helicus: a trained fungus for copper and biphenyl detoxification. Electron. J. Biotechnol. 2006. Vol. 9, Iss. 3. P. 221–226. DOI: 10.2225/vol9-issue3-fulltext-11.
  15. Gupta V.K. Application of Low-Cost Adsorbents for Dye Removal – A Review. J. Environ. Manage. 2009. Vol. 90, Iss. 8. P. 2313–2342. DOI: 10.1016/S0301-4797(09)00173-X.
  16. 16.  Patel S.J. Review on biosorption of dyes by fungi. Int. J. Innov. Res. Sci. Eng. Technol. 2016. Vol. 5, Iss. 1. P. 1115–1118. DOI: 10.15680/IJIRSET.2015.0501071.
  17. Няникова Г.Г., Комиссарчик С.М., Васёшенкова М.А., Молчанова К.В., Соколова Д.А., Маметнабиев Т.Э. Сорбционные свойства гриба Rhizopus oryzae. Изв. СПбГТИ(ТУ). 2015. № 29(55). С. 61–65.
  18. Chen C.-Y., Jafvert C.T.S. Sorption of Buckminsterfullerene (C60) to saturated soils. Environ. Sci. Technol. 2009. Vol. 43, No 19. P. 7370–7375. DOI: 10.1021/es900989m.
  19. Kalmykova T.V., Tarapov S.I., Neduch S.V., Krivoruchko V.N., Danilenko I.A., Burchovetckii V.V., Gurtovoj D.G. Peculiarities of electromagnetic waves absorption in polymer magnetic nanocomposites (La,Sr)MnO3. Functional Materials. 2012. Vol. 19, No 4. P. 486–492.
  20. Bagmut T.V. Phenomenological Simulation of the Magnetic Order in a Granular Nanostracture on the Basis of Results of the Electron Spin Resonance Experiment. Telecommunications and Radio Engineering. 2009. Vol. 68, No 14. P. 1271–1282. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v68.i14.
  21. Васильев А.А., Чащин А.Н., Лобанова Е.С., Разинский М.В. Нестехиометрический магнетит в почвах урбанизированных территорий Пермского края. Пермский аграрный вестник. 2014. № 2(6). C. 43–52.
  22. Гарибова Л.В. Выращивание грибов. Киев: Вече, 2005. 96 с.
  23. Морозов А.И. Выращивание вешенки. Москва: Изд-во ACT; Донецк: Сталкер, 2003. 48 с.
  24. Belozorov D.P., Derkach V.N., Nedukh S.V., Ravlik A.G., Roschenko S.T., Shipkova I.G., Tarapov S.I., Yildiz F. High-Frequency Magnetoresonance and Magnetoimpedance in Co/Cu Multilayers with Variable Interlayer Thickness. Int. J. Infrared Millimeter Waves. 2001. Vol. 22, Iss. 11. P. 1669–1682. DOI: 10.1023/A:1015060515794.
  25. Киттель Ч. Ферромагнитный  резонанс. Москва:  Изд-во иностр. лит. 1962. 489 с.
  26. Jiann-Shing Lee, Yuan-Jhe Song, Hua-Shu Hsu, Chun-Rong Lin, Jing-Ya Huang, Jiunn Chen. Magnetic enhancement of carbon-encapsulated magnetite nanoparticles. J. Alloys Compd. 2019. 790, P. 716–722. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.03.191.