Manyetit (Fe3O4) manyetik nanomalzemelerin boyut değişiminin çalışma koşullarına bağlı incelenmesi

Abstract

Manyetik nanomalzemelerin (MNP) biyomedikal uygulamaları 30 yıldan fazla bir süredir araştırılmaktadır. MNP'ler tıpta; ilaç hedefleme sistemleri, hipertermi, biyosensör, manyetik hücre ayırma ve manyetik rezonans görüntülemede (MRG) kontrast ajanları gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Özellikle vücut içi MNP kullanımında manyetik malzemelerin küçük boyutlu olması istenmektedir. Bu malzemelere kaplama yapıldığında ya da ilaç bağlandığında boyutu artmaktadır. MNP ne kadar küçük boyutta üretilirse kaplama sonrası vücut içi kullanım olasılığı o kadar artmaktadır. Bu çalışma MNP'lerin boyut değişiminin çalışma koşullarına bağlı değişimini incelemek amacıyla yapılmıştır. Birlikte çökelme yöntemi ile elde edilecek manyetik nanomalzemelerin pH, sıcaklık, karıştırma hızı ve kullanılan bazın türü gibi koşullar değiştirilerek boyut değişimi izlenmiştir. Ayrıca bu boyut değişimleri manyetik nanomalzemelerin termal özelliklerini, mekanik özelliklerini, optik özelliklerini elektrik özelliklerini ve manyetik özelliklerini değiştirecektir. Yeni özellikler yeni uygulama alanları doğuracaktır. Bu değişimler sayesinde hangi koşullarda en iyi özelliklere sahip olan ve en küçük boyutta manyetik nanomalzemenin oluştuğu tespit edilmiştir. Farklı çalışma koşulları kullanılarak elde edilen örneklerin karakterizasyon testlerinde; XRD ile sentezlenen MNP'lerin manyetit (Fe3O4) olup olmadığı kontrol edilmiştir. FESEM, demir oksit çekirdeğinin morfolojisini gözlemlemeye ve gerçek çapını tahmin etmeye izin verir. SEM analizinde MNP' lerin küresel yapıda olup olmadıkları ve MNP çekirdeklerin çapları dolayısıyla boyutları ölçülmüştür. MNP' lerin ön boyut incelenmesi dispersiyon durumundaki nanoparçacıkların hidrodinamik çapını ölçen dinamik ışık saçılımı (DLS) ile karakterize edilmiştir. VSM analizinde oda sıcaklığında elde edilen manyetizasyonun, manyetik alanla değişimine bakılarak MNP' lerin manyetik davranışları belirlenmiştir. Tanecikler arasındaki itme ve çekme değerine etkisi olan yüzey yükü zeta (ζ) potansiyel analizi ile karakterize edilmiştir.

The biomedical applications of magnetic nanomaterials (MNPs) have been explored for more than 30 years. MNPs have been used in various areas such as in medicine, drug targeting systems, hyperthermia, biosensors, magnetic cell separation and contrast agents in magnetic resonance imaging (MRI). Especially in the use of in-body MNP, magnetic materials are desired to be small in size. These materials increase in size when coating or drug binding. The smaller the MNP is produced, the higher the possibility of in-body use after coating. This study has been carried out to examine the size change of MNPs depending on the working conditions. The size change of the magnetic nanomaterials to be obtained by the co-precipitation method has been monitored by changing the conditions such as pH, temperature, stirring speed and the type of base used. In addition, these dimension changes will change the thermal properties, mechanical properties, optical properties, electrical properties and magnetic properties of magnetic nanomaterials. New features will create new application areas. Thanks to these changes, it has been determined under which conditions the magnetic nanomaterial with the best properties and the smallest size is formed. In the characterization tests of the samples obtained using different working conditions; it has been checked whether the MNPs synthesized by XRD were magnetite (Fe3O4). FESEM allows to observe the morphology of the iron oxide core and to estimate its true diameter. In the SEM analysis, whether the MNPs are spherical or not and the diameters of the MNP nuclei are measured. Pre-size examination of MNPs has been characterized by dynamic light scattering (DLS), which measures the hydrodynamic diameter of dispersed nanoparticles. In the VSM analysis, the magnetic behavior of the MNPs has been determined by looking at the change of the magnetization obtained at room temperature with the magnetic field. The surface charge, which has an effect on the repulsion and pull values between the particles, has been characterized by the zeta (ζ) potential analysis