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

Особливості електронного спінового резонансу в біооб’єктах pleurotus ostreatus, вирощених на субстраті з додаванням магнетиту

Рубрика: 
РАДІОФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА ТА ПЛАЗМИ
Калмикова, ТВ, Тарапов, СІ, Вакула, АС, Горобець, СВ, Горобець, ОЮ, Горобець, ЮІ, Булаєвська, МО, Гетьманенко, КА
Organization: 

 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: tanya.kalmykova1@gmail.com 

Харьковскій національний університет радіоелектроніки
14, пр. Науки, Харків, 61166, Україна

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
4, майдан Свободи, 61022, Харків, Україна

Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського
37, просп. Перемоги, Київ, 03056, Україна

Інститут магнетизму НАН України та МОН України
36-б, бульв. Акад. Вернадського, Київ, 03142, Україна
https://doi.org/10.15407/rej2020.02.038
Мова: російська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Синтез сорбентів біологічного походження став одним із способів вирішення проблеми боротьби із забрудненням навколишнього середовища важкими металами. На сьогоднішній день важливим завданням є вивчення властивостей біосорбентів, в які вводяться магнітні наночастинки. Уведення магнітних наночастинок з магнетиту (Fe3O4) дозволяє поліпшити абсорбційні властивості біосорбентів. Предметом дослідження є магніторезонансні властивості наночастинок у таких біосорбентах, як гриби-макроміцети, на прикладі Pleurotus ostreatus (гливи звичайної). Мета роботи – визначення магніторезонансних властивостей і стану наночастинок магнетиту всередині Pleurotus ostreatus.

Метод і методологія роботи. Методом електронного спінового резонансу (ЕСР)

X-діапазону при T = 294 К зареєстровано спектри феромагнітного резонансу (ФМР). Методом просвічувальої електронної мікроскопії отримано фотографії магнітних наночастинок. Проведено математичне моделювання властивостей кластерів, що утворюються з наночастинок Fe3O4 всередині грибів-макроміцетів Pleurotus ostreatus. У моделюванні застосовано феноменологічну модель на основі відомого рівняння Кіттеля. Запропоновано  коригування моделі для випадку взаємодіючих наночастинок у магнітному кластері еліпсоїдної форми.

Результати роботи. Показано, що наночастинки добре абсорбуються грибами-макроміцетами і групуються в структурні кластери незалежно від концентрації уведених магнітних наночастинок. Ці угруповання являють собою магнітні кластери наночастинок елипсоїдної форми із співвідношенням сторін 3:1:1.

Розроблена авторами математична модель дозволила зі спектрів ФМР отримати розміри магнітних кластерів, оцінити їх форму і магнітну взаємодію між ними. Дані результатів моделювання добре узгоджуються із зображеннями цих кластерів усередині Pleurotus ostreatus, отриманими за допомогою електронного просвічувального мікроскопа.

Висновок. Наведені в роботі результати дозволять розвинути методику неруйнівного контролю стану біосорбентів методами магніторезонансної радіоспетроскопії.
Ключові слова: Pleurotus ostreatus, біосорбент, електронний спіновий резонанс, магнетит, феромагнітний резонанс

Стаття надійшла до редакції 20.08.2019
УДК 537.622.4
Radiofiz. elektron. 2020, 25(2): 38-45
Повний 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.  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. 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. 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.