Νανοσωματίδια φερριτών μαγγανίου κατάλληλα ως αντιδραστήρια αντίθεσης στη μαγνητική απεικονιστική τομογραφία και ως φορείς μαγνητικής υπερθερμίας

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται η σύνθεση μονοδιασπαρμένων και επικαλυμμένων μαγνητικών νανοσωματιδίων φερριτών μαγγανίου (MnFe2O4) καθώς και η οργάνωσή τους σε δευτερογενείς δομές μαγνητικών και δι-μαγνητικών νανοσυστάδων με τελικό σκοπό τη χρήση τους ως παράγοντες αντίθεσης στη μαγνητική τομογραφία και ως φορείς μαγνητικής υπερθερμίας. Η σύνθεση των πρωτογενών νανοσωματιδίων έγινε μέσω μιας σειράς στοχευμένων τροποποιήσεων σύμφωνα με τη διαλυτοθερμική μέθοδο, η οποία χαρακτηρίζεται από επαναληψιμότητα και φιλικότητα προς το περιβάλλον χωρίς πολύπλοκες πειραματικές διατάξεις. Παράμετροι όπως οι πρόδρομες ενώσεις, ο διαλύτης και το επιφανειοδραστικό επηρέασαν τη μορφολογία, τη σύσταση, την επιφάνεια και τις μαγνητικές ιδιότητες των σωματιδίων. Προέκυψαν στοιχειομετρικοί φερρίτες μαγγανίου (MnFe2O4) και μη στοιχειομετρικοί (MnxFe3-xO4) με μεγέθη που κυμαίνονται από 5 μέχρι 9 nm και μαγνητίσεις από 53 μέχρι 80 emu/g. Η επιφάνεια των υδρόφοβων νανοσωματιδίων της πρώτης σειράς τροποποιήθηκε κατάλληλα ώστε αυτά να διασπείρονται σε υδατικό μέσο, ενώ από τη δεύτερη σειρά προέκυψαν υδρόφιλα νανοσωματίδια. Ο σχηματισμός των μαγνητικών νανοσυστάδων έγινε με βάση τη μέθοδο των μικρογαλακτωμάτων χρησιμοποιώντας εμπορικά πολυμερή καθώς και ειδικά παρασκευασμένα, όπως αμφίφιλα και θερμοευαίσθητα συμπολυμερή. Τα μεγέθη που προέκυψαν κυμαίνονται από 30 μέχρι 110 nm και οι υδροδυναμικές τους διάμετροι από 67 μέχρι 180 nm. Με στόχο το συνδυασμό μαλακής/σκληρής μαγνητικής φάσης στην ίδια δομή, συντέθηκαν δι-μαγνητικές νανοσυστάδες φερριτών μαγγανίου/κοβαλτίου και μελετήθηκαν οι μαγνητικές τους ιδιότητες. Τα δομικά χαρακτηριστικά αναλύθηκαν μέσω περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD), απορρόφησης ακτίνων Χ (XAFS), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (TEM) και δυναμικής σκέδασης φωτός (DLS). Η σύσταση προέκυψε από φασματομετρία ατομικής εκπομπής (ICP-AES) και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM/EDS). Οι επικαλύψεις ταυτοποιήθηκαν και ποσοτικοποιήθηκαν με φασματοσκοπία υπερύθρου (FT-IR) και θερμοσταθμική ανάλυση (TGA), αντίστοιχα. Μαγνητικές ιδιότητες μελετήθηκαν από μαγνητόμετρα SQUID και VSM και μέσω φασματοσκοπίας ηλεκτρονικού παραμαγνητικού συντονισμού (EPR). Ο συντελεστής αφηρέμησης (r2) μετρήθηκε σε φασματόμετρο πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) και σε κλινικό τομογράφο (MRI), ενώ η ειδική απώλεια ισχύος (SLP) σε διάταξη μαγνητικής υπερθερμίας. Συνοπτικά, τόσο τα μεμονωμένα νανοσωματίδια όσο και οι νανοσυστάδες, κατά περίπτωση, φέρουν τα κατάλληλα χαρακτηριστικά και προτείνονται για θεραπεία και διάγνωση.