Nanoparicule de oxid de fier

TATARAN IOANA ALINA

CATB, an IV

1

Nanotehnologia se ocupa cu manipularea materiei la nivel atomic si molecular pentru a

produce structurile ce stau la baza unor materiale si mecanisme mai mici de 100 de nanometri.

Nanotehnologia e un domeniu diversificat care foloseste aplicatiile clasice ale fizicii in

combinatie cu abordarile noi ale ansamblarii moleculare. Are un potential urias in medicina,

electronica si producerea energiei.

Nanotehnologia propriu-zisa trebuie sa aiba la baza 3 conditii:

- sa permita pozitionarea precisa a fiecarui atom.

- sa produca o structura moleculara care sa se conformeze legilor fizicii la nivel molecular.

- costurile de fabricatie sa nu depaseasca cu mult costurile materiei brute si energiei.

Se observă că activitatea unui agent antimicrobian comercial împotriva bacteriilor gram

pozitive este de circa 8 ori mai mare dacă el se află în stare de nanodispersie în apă faţă de

cazul în care este dizolvat într-o soluţie de apă/ etanol, respectiv concentraţia minimă de

inhibare este de circa 8 ori mai mică în primul caz faţă de cel de al doilea.Obţinerea unor

produse apoase ale unor agenţi fluorescenţi hidrofobi este dificilă, în special într-un mediu

micelar. Nanodispersarea agenţilor fluorescenţi nu numai că permite obţinerea unor dispersii

stabile dar înbunătăţeşte şi randamentul.Multe medicamente nu îşi pot arăta adevăratul

potenţial datorită solubilităţii lor scăzute. Din 1995, mai mult de 90% din medicamentele

aprobate prezintă o solubilitate scăzută. Pentru a contrabalansa această problemă se apelează

la tot felul de metode, fiecare având limitări semnificative.

Nanotehnologiile permit rezolvarea acestei probleme.

Nanotehnologiile au posibilitatea de a schimba natura tuturor obiectelor create de către om,

deoarece controlul la scară nanometrică înseamnă influenţarea proprietăţilor fundamentale,

fenomenelor şi proceselor, exact la scara la care proprietăţile şi fenomenele electronice,

chimice sau biologice sunt definite.

Crearea structurilor nanometrice permite controlul proprietăţilor fundamentale ale

materialelor, cum ar fi temperatura de topire, proprietăţile magnetice, sarcina electrică,

culoarea, fără a modifica compoziţia chimică.

2

Nanomaterialele şi nanotehnologiile reprezintă domenii de cercetare coerente, la hotarul a trei

curente tehnologice:

tehnici noi şi îmbunătăţite de control al dimensiunii şi de manipulare a

nanomaterialelor;

tehnici noi şi îmbunătăţite pentru caracterizarea nanomaterialelor (rezoluţie în spaţiu,

senzitivitate chimică, etc.);

mai bună conştientizare a relaţiilor dintre nanostructură şi proprietăţi şi a modului lor

de valorificare.

De ce dimensiuni nanometrice?

Raportul suprafaţă/volum foarte mare caracteristic nanostructurilor, le face ideale

pentru aplicaţii în domeniul materialelor compozite, reacţiilor chimice, eliberării de

medicamente, stocării energiei.

materialele ceramice nanostructurate sunt mai rezistente mecanic şi mai puţin fragile;

cataliza la scară nanometrică va îmbunătăţi randamentul reacţiilor chimice, a

combustiei în particular, reducând în acelaşi timp în mod semnificativ poluarea.

mai mult de jumătate din substanţele noi cu efect terapeutic nu sunt solubile în apă la

nivel micrometric, dizolvându-se probabil la nivel nanometric;

devine astfel posibilă proiectarea de noi medicamente în formă utilizabilă.

nanostructurile permit construirea de sisteme cu o densitate a componentelor mult

crescută;

electronii vor avea nevoie de timpi mult reduşi pentru a circula între componente;

noi dispozitive electronice, circuite mai mici şi mai rapide, funcţionare îmbunătăţită,

reducerea consumului de energie.

Aceste materiale pot fi grupate în trei familii de produse:

materiale întărite la scară nanometrică,

materiale nano – structurate în suprafaţă,

3

materiale nano – structurate în volum.

Nanotehnologiile au devenit o parte a vieţii noastre de ceva timp. Deşi produsele obţinute prin

nanotehnologii sunt utilizate deseori de oameni, acest lucru este destul de puţin cunoscut.

Astfel, crema care ne protejează de radiaţia solară UV are încorporat în ea dioxid de titan cu

particule de dimensiuni nano.

Ochelarii de soare au lentile de plastic rezistente la zgâriere datorită tratamentului acestora cu

nanoparticule de dioxid de zirconiu şi dioxid de titan.

Negrul de fum este utilizat de mulţi ani pentru producerea anvelopelor.

Particulele de negru de fum ce au dimensiuni în domeniul nano penetrează reţeaua

macromoleculei cauciucului formând o a doua reţea care reduce semnificativ abraziunea

cauciucului.

Vitaminele insolubile în apă şi precursorii lor pot fi dispersate stabil în apă în forma nano,

astfel devenind mai potrivite pentru organismul uman.

Astfel de vitamine sunt utilizate în multe limonade şi sucuri, conferindu-le acestora ca extra

beneficiu şi o culoare atractivă.

În prezent, piaţa pentru produse obţinute prin nanotehnologii este mai mare de 100 miliarde

euro şi se aşteaptă o creştere până în 2015 la mai mult de 1000 de miliarde.

Nanotehnologiile au un mare potenţial în domeniul separărilor moleculare, oferind materiale

cu structură controlată.

Proprietati ale nanomaterialelor

Materialele masive nanostructurate sunt definite ca solide masive cu microstructură

nanometrică sau parţial nanometrică.

La începutul secolului XX, atunci când s-au vizualizat pentru prima dată „microstructurile’’

cu ajutorul microscopului optic, s-a constatat că unele microstructuri, de exemplu granule

foarte mici, prezentau proprietăţi atractive precum o rezistenţă mecanică sporită sau o duritate

mai mare.

4

Un exemplu clasic de îmbunătăţire a proprietăţilor datorită unei microstructuri mai fine – cu

trăsături prea mici pentru a putea fi observate cu microscopul optic – este „îmbătrânirea’’

aliajelor de aluminiu.

Odată cu apariţia microscopului cu transmisie de electroni (MTE) şi metodelor sofisticate care

utilizează difracţia de raze X, s-a determinat că precipitatele fine responsabile de întărirea prin

îmbătrânire, în aliajele Al-4%Cu, de exemplu, sunt aglomerările de atomi de Cu – zone

Guinier-Preston (GP) – şi precipitatul parţial metastabil coerent θ’.

Duritatea maximă s-a observat la amestecul de GPII (sau θ’’) şi plăci de θ’ cu grosimea de 10

nm şi diametrul de 100 nm.

În concluzie, caracteristica importantă a aliajelor de aluminiu a căror duritate creşte prin

îmbătrânire, este structura nanometrică. Pe lângă acest exemplu există şi altele care pun în

evidenţă microstructuri nanometrice cu proprietăţi îmbunătăţite.

Oxidul de fier va fi utilizat, în schimb, ca rezervă de fier pentru organism.

 Oxizii de fier sunt bine cunoscui, dar domeniul nanometric este încă studiat si apar

mereunoutăi.

Sunt sute de publicaii în ultimii ani, mai ales legate de utilizările în biotehnologie.

Îndomeniul nanoparticulelor, oxizii de fier sunt oarecum echivalentul siliciului pentru

sistemele demateriale pentru electronică.

În acest sens, sistemul oxizilor de fier poate deveni si un sistem dereferină în analiza

proceselor specifice nanoparticulelor cristaline.

Oxidul feric, Fe2O3 (III), numit şi hematit, este un mineral de culoare maronie, obţinut prin

oxidarea fierului în condiţiile existenţei unui surplus de oxigen. El reprezintă principala sursă

de obţinere a fierului.

Din rândul oxizilor şi hidroxizilor de fier, cele mai cunoscute minerale sunt magnetitul

(Fe3O4), hematitul (Fe2O3) şi limonitul (Fe2(OH)3).

Exista un interes tot mai crescut pentru fabricarea dispozitivelor microfluidice, datorita

faptului ca “un laborator pe un chip” permite multiple analize biologice sau chimice

5

simultane, rapide si eficiente, pentru un cost scazut. Particulele nanomagnetice au o buna

stabilitate in solutii apoase si datorita acestui fapt prezinta bune proprietati chimice si termice.

Utilizarea lor cu succes a fost obtinuta in terapie celulara si tratamente tumorale.

Nanoparticulele de magnetita, un produs intermediar in obtinerea nanofluidelor, vor avea

aplicatii multiple in domeniul obtinerii de materiale nanocompozite industriale si biomedicale,

un domeniu nou in plina dezvoltare pe plan international si de asemenea in Romania.

Datorită aplicaţiilor în biomedicină, nanoparticulele de magnetită trebuie să prezinte

proprietăţi de biocompatibilitate, paramagnetism, scopuri specifice şi stabilitate în

soluţii apoase. În cazul nanoparticulelor foarte fine, rapoartele mari între suprafaţa

specifică şi volum conduc întotdeauna la aglomerarea acestora, problemă care apare

frecvent în obţinerea fluidelor magnetice stabile. Prodedeul de modificare utilizat de

obicei, are la bază interacţiile stabilite între suprafaţa nanoparticulelor magnetice şi

grupările funcţionale ale moleculelor organice.

Materialele magnetice modificate sunt compuse dintr-un miez de oxid de fier,

acoperit fie cu molecule organice, fie anorganice. Miezul de oxid de fier se obţine sub

forma unei pudre fine de particule nanometrice, cu proprietăţi superparamagnetice.

Grupările funcţionale, destinate unor scopuri specifice, sunt depuse sub forma unui strat

de molecule în jurul miezului.

Agentul de silanizare, utilizat in cadrul experimentelor, 3-aminopropiltrietoxisilan

(APTS), este considerat candidatul perfect pentru modificarea nanoparticulelor de

magnetită, datorită avantajelor pe care le prezintă şi anume: biocompatibilitate şi număr

mare de grupări funcţionale –NH2, care permit cuplarea altor molecule (16-19).

În literatura de specialitate, se găsesc foarte multe studii referitoare la modificarea

nanoparticulelor magnetice cu compuşi organici (20-23).

Procesul de modificare a suprafeţei, prin reacţii de silanizare, este foarte complex.

Parametrii experimentali, cum ar fi: timpul de reacţie, temperatura, concentraţia

6

silanului şi natura funcţională, influenţează reactivitatea moleculei de silan cu suprafaţa

anorganică. Reacţia care are loc între alcoxisilan şi materialul solid, nu implică un

singur mecanism de reacţie.

Particulele de magnetită au fost modificate cu APTS.

Metode de obtinere a oxidului de fier

Oxidul de fier este obtinut prin :

• Prin metoda flacarii difuze H2/aer

• Prin mecanismul flacarii difuze H2/aer

Depunerea pe filme subtiri prin :

• Tehnica PVD (tehnici fizice de depunere)

• Tehnica MBE(este un proces de realizare a materialelor cu componeneta

semiconductoare, cu precizii ridicate si puritate)

A)Mecanismul flacarii difuze H2/aer

Procesul a fost utilizat pentru sintetizarea de nanoparticule de oxid de fier pentru utilizarea

acestora in studii de sanatate;

Particulelel de oxid de fier sintetizate prin flacara au fost caracterizate de marimea

distributiei, specificitatea suprafetei domeniului, impuritatile metalice, structura

cristalului, precum si de starea de oxidare a fierului;

Un arzator tubular din otel inoxidabil a fost situat in centrul unui tunel ce are o sectiune

transversala ;

Particulele linere zboara prin tunelul aerodinamic pt a forma un flux laminra uniform in

sectiunea de lucru;

Vapori de pentacarbonil de fier care se descompun la 200 0C au fost dopati cu un gaz H2

astfel incat sa ofere precursor pt fier ;

7

Pentru a atinge nivelul dorit de pentacarbonil de fier Fe(CO) 5, debitul de gaz a fost

impartit in doua fluxuri, numai unul fiind utilizat ca operator de transport de gaze;

Fluxul de hidrogen a fost amestecat bine cu Fe(CO) 5 inainte de a intra in arzator ;

Fluxul a fost trecut intr-un recipient care a fost mentinut intr-o baie de apa cu gheata

pentru a mentine concentratia de Fe(CO) 5 ;

Nanoparticulele de oxid de fier pt efectuarea studiilor de sanatate au fost sinettizate

utilizand o cantitate de hidrogen total 0,2 litri min-1 din care 0,1 litri min-1 a fost Fe(CO) 5

gazul purtator ;

Concentratiile au fost de asemenea folosite pentru studierea mecanismului de formare a

nanoparticulelor de oxid de fier;

Flacara care a sintetizat nanoparticulele de fier au fost colectate si analizate de

microscopia cu transmisie de electroniTEM, de difractometrul de raze x XRD,

spectometria de masa cuplata inductiv ICP-MS, metode masurare a suprafetei BET

precum si o metoda spectofotometrica.

Particulele colectate pe filtre au fost analizate de către TEM, XRD, ICP-MS, si BET.

Particulele colectate pe filtre au fost analizate de către TEM, XRD, ICP-MS, si BET. Pentru

TEM si analize XRD, nanoparticule au fost mai întâi cu atenţie fragmentat de pe filtru cu

8

membrană şi dispersate în etanol cu ajutorul sonicare ultrasunete. Pentru a pregăti un eşantion

XRD, suspensia de etanol conţinând nanoparticule de oxid de fier a fost depusă prin picurare

pe un substrat de cristal unic SI şi uscate pentru a obţine un strat subtire de particule. Picături

de suspendare etanol au fost puse pe grilele TEM de cupru cu suport de carbon de film. După

evaporarea solventului, particulele s-au depus pe reţele şi probele TEM au fost astfel obţinute.

Imagistică TEM a fost efectuat pe un CM Philips-12 de transmisie de electroni microscop

(FEI, Hillsboro, OR), gestionat la 100 kV. High-resolution microscopie electronica de

transmisie (HRTEM) si difractie zona selectată de electroni (Saed) au fost efectuate pe un

microscop JEOL2010 (JEOL Ltd., Tokyo, Japonia), gestionat la 200 kV. Analiza XRD a fost

efectuat într-un PAD Scintag V, X-ray diffractometer (Thermo OPTEK, Franklin, MA), cu

radiaţii Cu Kagr operate la 45 kV şi 40 mA. Modele XRD au fost analizate utilizând

programul MDI JADE 6.0. Pentru analiza BET, aproximativ 30 mg de probă de particule a

fost uşor presat într-o pastilă şi domeniul specific de suprafaţă a eşantionului a fost măsurată

într-un instrument de 2360 Gemeni (Micromeritics, Nocross, GA). ICP-MS Analiza a fost

efectuată pe un Agilent Technologies 7500c cuplaj inductiv spectrometru de masă cu plasmă

(Agilent Technologies, Santa Clara, CA). Soluţie de germaniu (Ge) a fost adăugată la toate

soluţiile ca un standard intern, în scopul de a corecta pentru derivă instrumental cu ocazia

achiziţionării; concentraţia Ge în soluţiia fost ajustată la 50 ppb. Semnale pentru izotopii 57Fe

(sau 56Fe), precum şi 72Ge au fost folosite în determinarea concentraţiei de Fe şi alte

elemente. În 56Fe măsurători, gaz de hidrogen a fost introdus în celulă octopole ca o reacţie

de gaz (3,0 ml / min) pentru a minimiza interferenţele izobarice din oxid de gaz de argon

operator de transport (40Ar16O +). Debitul de gaz de argon pentru plasmatice a fost de 1.08

litri min-1. Probele au fost introduse la o rata de ~ 2 min-1 ml de acid azotic şi curate de 3% a

fost folosită pentru spălarea între probe. Timp de achizitie a fost cu 0,3 sec per izotopul,

repetate de 10 ori. Precizie al analizei a fost mai mare de ± 3,8%.

Particulele de oxid de fier colectate pe filtre, de asemenea, au fost analizate de oxidul de fier

printr-o metodă spectrofotometrică urmand mineralizarea cu acid. Particulele au fost atent

fragmentat de pe filtru, cântărită şi digerate în acid sulfuric. Concentraţia de Fe2 + si Fe3 +

ioni în soluţia de digestie a fost măsurată utilizând spectrofotometrul (Shirakashi 1993;

Weinberg et al. 2002). Procedura detaliată a acestei metode este prevăzut în apendice. De fier

(II) sulfat de heptahidrat (FeSO4 formula chimică 7H2O, Alfa Aesar,> 99%) a fost folosit

pentru a pregăti soluţie standard pentru calibrare. Fe (II), Fe (III) şi Fe (II, III), oxizi (formula

chimică FeO, Fe2O3 si Fe3O4, Alfa Aesar,> 99%) au fost utilizate pentru validare a acestei

proceduri de fier.

9

In studiul efectelor asupra sănătăţii ale particulelor, dimensiunea particulelor şi domeniul

specific de suprafaţă sunt de mare interes, deoarece reacţiile chimice care implică particule

vor avea loc pe data de suprafaţă. Pentru că particule Fe2O3 sintetizat pentru efectele Heath

studiu au prezentat o distribuţie de mărime bimodala, a devenit de dorit să se identifice

contribuţia fiecărui mod de mărime la masa particulelor şi de suprafaţă. De măsurare SMPS

nu a reuşit să dezvăluie natura bimodale de această dimensiune de distributie. Acest lucru

este posibil din două motive. În primul rând, particule mici se pare că au format agregate, şi /

sau difuzate pe suprafaţa de particule mari. În al doilea rând şi mai evident, dimensiunea

particulelor primare de modul de mici dimensiuni a fost mai mic decât limita inferioară de

detecţie a modelului de SMPS utilizate în studiu.

B) Metoda Co-precipitarii

Cand solubilitatea unui element este mica in solutie, aceasata poate fi redusa cu ajutorul co-

precipitarii.

Cele mai multe dintre nanoparticule disponibile până în prezent au fost preparate folosind

variaţie a tehnicii de coprecipitare apoasa.

Procesul coprecipitarii rezulta in suspensii de nanoparticule datorita agregarii semnificative.

În chimie, coprecipitation (CPT) sau co-precipitatii este de contabilă stabilite de un precipitat

de substanţe solubile în mod normal, în condiţiile de angajaţi. analog, în medicină, este în

mod special coprecipitation precipitarea o nelegate "antigen, împreună cu un antigen -

complex de anticorpi ".

Coprecipitation este un aspect important în analiza chimică, în cazul în care acesta nu este de

dorit, dar în unele cazuri, pot fi exploatate. În analiza gravimetrice, care constă pe de

precipitare analit şi de măsură a masei sale pentru a determina concentraţia acesteia sau de

puritate, coprecipitation este o problemă, deoarece de multe ori nedorit impurităţi

coprecipitate cu analit, rezultând în masă exces. Această problemă poate fi adesea atenuate

prin "digestia" (de aşteptare pentru precipitatul să se echilibreze şi forma mai mare, particule

mai pure) sau prin redissolving eşantion şi de precipitare-l din nou.

10

Pe de altă parte, în analiza oligoelementelor, aşa cum se întâmplă adesea în radiochimie,

coprecipitation este de multe ori singura modalitate de a separa un element. Deoarece

oligoelement este prea diluat (uneori mai puţin de o parte per trilion) pentru a precipitat prin

mijloace convenţionale, este coprecipitated de obicei cu un transportator, o substanţă care are

o structură similară cristalina, care pot încorpora elementul dorit. Un exemplu este separarea

Franciu de la alte elemente radioactive prin coprecipitating-o cu săruri de cesiu, cum ar fi

perclorat de cesiu. Otto Hahn este creditat pentru promovarea utilizării coprecipitation în

radiochimie.

Există trei mecanisme principale de coprecipitation: incluziunea, ocluzie, şi adsorbţie. Un

includerea se produce atunci când impuritate ocupă un site cu zăbrele în structura de cristal a

transportatorului, rezultând într-un defect cristalografica; acest lucru se poate întâmpla când

raza ionice şi responsabile de impurităţi sunt similare cu cele ale operatorului de transport. Un

adsorbate este o impuritate care este slab legat (adsorbit) la suprafaţa a precipitatului. O

ocluzie are loc atunci când o impuritate adsorbit devine punct de vedere fizic prins în

interiorul cristal în care aceasta creste.

Pe lângă aplicaţiile sale în analiza chimică şi în radiochimie, coprecipitation este, de asemenea

"potenţial important pentru multe probleme de mediu strâns legate de resursele de apă,

inclusiv de scurgere de acid al meu, de migraţie de radionuclizi în arhive de deşeuri fouled,

din metal de transport contaminant, la concentraţii metalice industriale şi de site-uri de

apărare, în sisteme acvatice, precum şi tehnologia de tratare a apelor reziduale ".

Coprecipitation este, de asemenea, utilizat ca o metodă de sinteză nanoparticulelor magnetice.

Descrierea metodei

La baza sintezei Fe2O3 prin metoda coprecipitarii sta reactia:

2FeCl3 + FeCl2 + 4NaOH → 4HCl + 4NaCl + Fe3O4 ↓

Ca prim pas un raport molar de FeII/FeIII a fost dizolvat in apa prin picurare;

Dupa care precipitatul a fost extras cu un magnet;

11

Peste suspensia de Fe3O4 s-a adaugat o solutie de APTS (aminopropiltrimetoxisilan ) si s-a

agitat, în atmosfera de azot, timp de 1h;

Dupa racire particulele modificate au fost colectate cu un magnet si spalate cu etanol si apa

distilata.

Avantaje :Pretul scazut pentru sintetizarea pulberilor ;Are o temperatura de procesare scazuta

ce determina economie de energie, evita impurificari prin eventuale reactii cu recipientii în

care se face tratamentul termic, asigurand puritate .

Deazavantaje :Produsul obtinut poate sa contina rezidu .

Metode de analiza:

TEM (Microscopia electronica cu transmisie) :

Forma originală a microscopiei electronice, microscopia electronică cu transmisie implica o

rază de electroni la tensiune înaltă emisă de un catod, de regulă filament de tungsten, şi

focalizată de lentile electrostatice şi electromagnetice. Raza de electroni care a fost transmisă

printr-un specimen parţial transparent pentru electroni transportă informaţie despre structura

internă a specimenului în raza care ajunge la sistemul de formare a imaginii. Variaţia spaţială

a acestei informaţii ("imaginea") este apoi mărită de o serie de lentile electromagnetice până

când este înregistrată la coliziunea cu un ecran fluorescent, placă fotografică, sau senzor de

lumină cum ar fi un senzor CCD. Imaginea detectată de CCD poate fi afişată în timp real pe

un monitor sau transmisă pe loc unui calculator.

Rezoluţia unui microscop electronic cu transmisie este limitată în principal de aberaţia de

sfericitate, dar o nouă generaţie de sisteme de corecţie a aberaţiilor a avut ca efect depăşirea

parţială a aberaţiilor sferice şi creşterea rezoluţiilor. Corecţiile din software ale aberaţiei de

sfericitate pentru microscoapele electronice cu transmisie de înaltă rezoluţie a permis

producerea unor imagini cu rezoluţie suficient de bună pentru a evidenţia atomi de carbon în

diamante, aflaţi la distanţe de doar 0.89 ångströmi (89 picometri) unii de alţii şi atomi din

silicon la distanţe de 0.78 ångströmi (78 picometri), mărind de 50 de milioane de ori.

Capacitatea de a determina poziţiile atomilor în cadrul materialelor a făcut din acest tip de

12

microscop o unealtă importantă pentru cercetarea şi dezvoltarea din domeniul

nanotehnologiilor.

Difractia de raze X

Difractia razelor X de catre cristale sta la baza utilizarii acestora in structuri cristaline a

diferritelor materiale.

Pentru inregistrarea si masurarea intensitatii fasciculelor de radiatii difractate, metoda

difractometrica foloseste efectul de ionizare produs de aceste radiatii, inregistrate de instalatia

numita difractometru.

Radiatiile X sau Roentgen reprezinta domeniul de unde electromagnetice cuprinse între 100-

0,1Å.

Difracţia cu raze X este o metodă des folosită pentu determinarea parametrilor dimensionali ai

cristalelor, spaţierea între planele cristalografice, plane de difracţie, fază şi constante de reţea.

În ziua de azi este utilizată la estimarea dimensiunii cristalitelor – nanocristale.

Pentru studiul materialelor cu raze X se foloseşte numai o gamă redusă de lungimi de undă.

Se foloseşte linia , de cele mai multe ori linia fiind filtrată cu ajutorul unui film absorbant (de

exemplu o folie subţire de nichel). Cel mai folosit metal este cuprul, care poate fi păstrat cu

uşurinţă la temperaturi scăzute, deoarece are o conductivitate termică mare şi produce linii şi

puternice. Lungimea de undă corespunzătoare liniei a cuprului este λ = 0.1541nm.

Studiul cristalelor cu raze X are la bază bine cunscuta lege a lui Bragg care dă distanţa între

două plane cristalografice – constanta reţelei:unde λ este lungimea de undă a radiaţiei X,n este

ordinul difracţiei,

Difracţia are loc dacă este îndeplinită relaţia de mai sus. Aceasta se îndeplineşte dacă se

variază în mod continuu lungimea de undă sau unghiul sub care este iradiată proba, într-o

13

gamă de valori. Folosind aceste principii s-au dezvoltat mai multe metode experimentale de

studiu al materialelor cu raze X: metoda Laue (folosită în special pentru a determina

orientarea unor cristale mari, fixe, iradiate cu o undă cu un spectru mai larg de lungimi de

undă), metoda cristalului rotitor (sursă monocromatică de raze X şi un cristal montat cu o axă

normală la raza incidentă) şi metoda pulberilor (folosită pentru determinarea cu acurateţe a

parametrilor reţelei).

Pentru determinarea dimensiunii cristalitelor se foloseşte relaţia Debye-Scherrer, care dă

diametrul pariculelor cu o precizie rezonabilă.

Utilizari:

Nanoparticulele au capacitatea de a se fixa numai pe anumite celule, iar în cazul de faţă,

numai de celulele cancerigene, datorită ataşării unor derivaţi de acid folic.

Este vorba despre nişte nanoparticule inventate de profesorul Manuel Perez şi colegii săi de la

Universitatea din Florida. Nanoparticulele au capacitatea de a se fixa numai pe anumite celule, iar în

cazul de faţă, numai de celulele cancerigene, datorită ataşării unor derivaţi de acid folic, substanţă

foarte utilizată de către celulele canceroase. Nanoparticulele mai au ataşate şi o substanţă fluorescentă

şi oxid de fier, astfel că prin metode imagistice acestea se pot şi vizualiza.

Noutatea acestui tip de nanoparticule pe care profesorul Perez le-a utilizat constă în faptul că ele pot fi

folosite şi fară agentul chimioterapic (taxol). Astfel ele au un dublu rol, şi terapeutic dar şi diagnostic.

Dacă nu există nici un cancer în corpul în care au fost introduse, atunci nanoparticulele nu se mai

leagă de ţesuturi, şi fiind biodegradabile, vor fi eliminate de ficat. Oxidul de fier va fi utilizat ca

rezervă de fier în organism.

Nanoparticule superparamagnetice de oxid de fier stabilizate cu dextran si citrat de sodiu se

utilizeza ca agent de diagnosticare la pacientii care urmau sa fie supusi unei scanari RMN.

Ce este Sinerem?

Sinerem este o pulbere din care se obţine o soluţie perfuzabilă (picurare în venă). Conţine

particule extrem de mici de oxid de fier (nanoparticule).

14

Sinerem ar fi trebuit să se utilizeze ca agent de diagnosticare la pacienţii care urmau să fie

supuşi unei scanări RMN. A fost conceput pentru a fi utilizat ca „substanţă de contrast”, cu

ajutorul căreia

structura organelor interne să poată fi vizualizată mai bine în timpul scanării.

Sinerem ar fi trebuit să se utilizeze la pacienţii cu cancere pelviene. Cancerele pelviene sunt

cancere care afectează organele de la nivelul abdomenului inferior, cum ar fi prostata, vezica

urinară, uterul sau colul uterin. Sinerem a fost conceput pentru a se determina metastazele

tumorale, ajutând la vizualizarea ganglionilor limfatici ai pacientului. Aceştia sunt

componente ale sistemului limfatic, o reţea de structuri ale organismului implicată în apărarea

organismului (sistemul imunitar). Când cancerul produce metastaze, celulele tumorale circulă

la nivelul sistemului limfatic, putând fi detectate în ganglionii limfatici.

Substanţa activă conţinută de Sinerem este oxidul de fier sub formă de nanoparticule, într-o

soluţie clară, coloidală (gelatinoasă) de dextran, un tip de glucide. Dimensiunea foarte mică a

particulelor permite circularea acestora în organism şi pătrunderea lor în sistemul limfatic.

Odată pătrunse în sistemul limfatic, nanoparticulele sunt preluate la nivelul ganglionilor

limfatici de un anumit tip de celule ale sistemului imunitar numite „macrofage”. În timpul

expunerii la acţiunea unui magnet extern, aşa cum se întâmplă în timpul unei scanări RMN,

particulele se magnetizează şi pot fi vizualizate mai bine pe imaginile obţinute prin scanare.

Acest lucru ar ajuta la diferenţierea între ganglionii limfatici normali care conţin macrofage şi,

prin urmare, particule magnetice şi ganglionii limfatici care sunt invadaţi cu celule tumorale şi

conţin mai puţine macrofage şi mai puţine particule magnetice.

15