Synergistic anti-bacterial activity of magnetic nanocomposites synthesized by pulsed laser ablation in liquids (PLAL) /
Mohammed Abbas Zakaria Fawzi Saleh,
Synergistic anti-bacterial activity of magnetic nanocomposites synthesized by pulsed laser ablation in liquids (PLAL) / نشاط مضاد للبكتيريا تآزري للمتراكبات النانومترية المغناطيسية المصنوعة بواسطة الاستئصال بالليزر النبضى في السوائل by Mohammed Abbas Zakaria Fawzi Saleh ; Supervisors Prof. Ahmed Soltan Monem, Prof. Reem El-Gebaly, Prof. Emad Al-Ashkar, Prof. Ayman Mostafa. - 155 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 135-152.
Pulsed laser ablation in liquids (PLAL) has been developed as a robust method for producing multi-element nanoparticles such as metal alloys. This has sparked considerable interest in furthering the knowledge of nanoparticle formation during PLAL, with the aim of improving control over product structure and broadening the variety of compositions achievable with this approach. In this thesis, the fabrication of magneto-plasmonic nanoparticles based on Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite is presented utilizing an infrared nanosecond laser for laser ablation in a ultra-pure water & DMSO. This innovative and adaptable approach enables us to create multi-element nanosystems under non-equilibrium conditions. We thoroughly characterized the Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite using a variety of techniques, including electron microscopy, SAED, X-ray diffraction, Polarization Spectroscopy, and ultraviolet–visible absorption spectroscopy. The XRD results revealed a crystalline structure composed of Au NPs, Fe2O3 and Fe3O4 NPs with no impurities present. Furthermore, increasing the laser energy also resulted in a red shift in the maximum exciton absorption (λmax), a result of the quantum confinement effect impacting the generation of electron–hole (e–h) carriers. Furthermore, the TEM images revealed a color gradient in the spherical shape, which became more pronounced with higher laser ablation power. Subsequently, we assessed the antibacterial activity of the synthesized Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite against five distinct species of bacteria using agar plate diffusion methods. This was followed by minimum inhibition concentration determination and measuring reactive oxygen species (ROS) within the treated bacterial pathogens. The findings of the research study identify laser-synthesized Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite structures as promising candidates for a variety of biomedical applications. تم تطوير الاستئصال بالليزر النبضي في السوائل (PLAL) كطريقة قوية لإنتاج جسيمات نانوية متعددة العناصر مثل السبائك المعدنية. وقد أثار هذا اهتمامًا كبيرًا بتعزيز المعرفه بتكوين الجسيمات النانوية أثناء PLAL، بهدف تحسين التحكم في بنية المنتج والتوسع فى التركيبات التي يمكن تحقيقها باستخدام هذا النهج. في هذه الرسالة ، تم تصنيع الجسيمات النانوية الممغنطة البلازمونية المعتمدة على مركب Fe3O4/Au النانوي ومركب Fe2O3/Au النانوي باستخدام ليزر النانو ثانية تحت الحمراء للاستئصال بالليزر في ماء نقي للغاية ودايميثيل سلفوكسيد (DMSO). يمكّننا هذا النهج المبتكر والقابل للتكيف من إنشاء أنظمة نانوية متعددة العناصر في ظل ظروف غير متوازنة. لقد قمنا بتوصيف المركب النانوي Fe3O4/Au والمركب النانوي Fe2O3/Au باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات، بما في ذلك المجهر الإلكتروني، وحيود الالكترون بالمنطقة المختارة، وحيود الأشعة السينية، والتحليل الطيفي للاستقطاب، والتحليل الطيفي للامتصاص فوق البنفسجي والمرئي. كشفت نتائج XRD عن بنية بلورية مكونة من Au NPs وFe2O3 وFe3O4 NPs مع عدم وجود شوائب. علاوة على ذلك، أدت زيادة طاقة الليزر أيضًا إلى حدوث تحول أحمر(red shift) في الحد الأقصى لامتصاص الإكسيتون (λmax)، نتيجة لتأثير الحبس الكمي (quantum confinement effect) الذي يؤثر على توليد حاملات ثقب الإلكترون (e–h). علاوة على ذلك، كشفت صور TEM عن تدرج لوني في الشكل الكروي، والذي أصبح أكثر وضوحًا مع قوة الاستئصال بالليزر الأعلى. بعد ذلك، قمنا بتقييم النشاط المضاد للبكتيريا للمركب النانوي Fe3O4/Au والمركب النانوي Fe2O3/Au ضد خمسة أنواع متميزة من البكتيريا باستخدام طرق نشر لوحة الأجار. وأعقب ذلك تحديد الحد الأدنى لتركيز التثبيط وقياس (ROS) داخل الأمراض البكتيرية المعالجة. تحدد نتائج الموقف البحثي هياكل Fe3O4 / Au nanocomposite وFe2O3 / Au nanocomposite المصنعة بالليزر كمرشحين واعدين لمجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية الحيوية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Biophysics
PLAL Nanomaterials Laser ablation MDR Optical properties Non-Linear Optical Properties Antibacterial activity
571.4
Synergistic anti-bacterial activity of magnetic nanocomposites synthesized by pulsed laser ablation in liquids (PLAL) / نشاط مضاد للبكتيريا تآزري للمتراكبات النانومترية المغناطيسية المصنوعة بواسطة الاستئصال بالليزر النبضى في السوائل by Mohammed Abbas Zakaria Fawzi Saleh ; Supervisors Prof. Ahmed Soltan Monem, Prof. Reem El-Gebaly, Prof. Emad Al-Ashkar, Prof. Ayman Mostafa. - 155 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 135-152.
Pulsed laser ablation in liquids (PLAL) has been developed as a robust method for producing multi-element nanoparticles such as metal alloys. This has sparked considerable interest in furthering the knowledge of nanoparticle formation during PLAL, with the aim of improving control over product structure and broadening the variety of compositions achievable with this approach. In this thesis, the fabrication of magneto-plasmonic nanoparticles based on Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite is presented utilizing an infrared nanosecond laser for laser ablation in a ultra-pure water & DMSO. This innovative and adaptable approach enables us to create multi-element nanosystems under non-equilibrium conditions. We thoroughly characterized the Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite using a variety of techniques, including electron microscopy, SAED, X-ray diffraction, Polarization Spectroscopy, and ultraviolet–visible absorption spectroscopy. The XRD results revealed a crystalline structure composed of Au NPs, Fe2O3 and Fe3O4 NPs with no impurities present. Furthermore, increasing the laser energy also resulted in a red shift in the maximum exciton absorption (λmax), a result of the quantum confinement effect impacting the generation of electron–hole (e–h) carriers. Furthermore, the TEM images revealed a color gradient in the spherical shape, which became more pronounced with higher laser ablation power. Subsequently, we assessed the antibacterial activity of the synthesized Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite against five distinct species of bacteria using agar plate diffusion methods. This was followed by minimum inhibition concentration determination and measuring reactive oxygen species (ROS) within the treated bacterial pathogens. The findings of the research study identify laser-synthesized Fe3O4/Au nanocomposite and Fe2O3/Au nanocomposite structures as promising candidates for a variety of biomedical applications. تم تطوير الاستئصال بالليزر النبضي في السوائل (PLAL) كطريقة قوية لإنتاج جسيمات نانوية متعددة العناصر مثل السبائك المعدنية. وقد أثار هذا اهتمامًا كبيرًا بتعزيز المعرفه بتكوين الجسيمات النانوية أثناء PLAL، بهدف تحسين التحكم في بنية المنتج والتوسع فى التركيبات التي يمكن تحقيقها باستخدام هذا النهج. في هذه الرسالة ، تم تصنيع الجسيمات النانوية الممغنطة البلازمونية المعتمدة على مركب Fe3O4/Au النانوي ومركب Fe2O3/Au النانوي باستخدام ليزر النانو ثانية تحت الحمراء للاستئصال بالليزر في ماء نقي للغاية ودايميثيل سلفوكسيد (DMSO). يمكّننا هذا النهج المبتكر والقابل للتكيف من إنشاء أنظمة نانوية متعددة العناصر في ظل ظروف غير متوازنة. لقد قمنا بتوصيف المركب النانوي Fe3O4/Au والمركب النانوي Fe2O3/Au باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات، بما في ذلك المجهر الإلكتروني، وحيود الالكترون بالمنطقة المختارة، وحيود الأشعة السينية، والتحليل الطيفي للاستقطاب، والتحليل الطيفي للامتصاص فوق البنفسجي والمرئي. كشفت نتائج XRD عن بنية بلورية مكونة من Au NPs وFe2O3 وFe3O4 NPs مع عدم وجود شوائب. علاوة على ذلك، أدت زيادة طاقة الليزر أيضًا إلى حدوث تحول أحمر(red shift) في الحد الأقصى لامتصاص الإكسيتون (λmax)، نتيجة لتأثير الحبس الكمي (quantum confinement effect) الذي يؤثر على توليد حاملات ثقب الإلكترون (e–h). علاوة على ذلك، كشفت صور TEM عن تدرج لوني في الشكل الكروي، والذي أصبح أكثر وضوحًا مع قوة الاستئصال بالليزر الأعلى. بعد ذلك، قمنا بتقييم النشاط المضاد للبكتيريا للمركب النانوي Fe3O4/Au والمركب النانوي Fe2O3/Au ضد خمسة أنواع متميزة من البكتيريا باستخدام طرق نشر لوحة الأجار. وأعقب ذلك تحديد الحد الأدنى لتركيز التثبيط وقياس (ROS) داخل الأمراض البكتيرية المعالجة. تحدد نتائج الموقف البحثي هياكل Fe3O4 / Au nanocomposite وFe2O3 / Au nanocomposite المصنعة بالليزر كمرشحين واعدين لمجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية الحيوية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Biophysics
PLAL Nanomaterials Laser ablation MDR Optical properties Non-Linear Optical Properties Antibacterial activity
571.4