Διατάξεις μαγνητικών νανοσωματιδίων: Επίδραση στη μαγνητική υπερθερμία:
Creators: name: Μυρόβαλη, Ειρήνη Κυριάκου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: Μαγνητική Υπερθερμία
Διατάξεις νανοσωματιδίων
Αγαρόζη
Magnetic Hyperthermia
Nanoparticle arrays
Agarose

description: Στην εργασία αυτή, ερευνούμε πώς διατεταγμένες συστοιχίες των μαγνητικών νανοσωματιδίων μαγνητίτη μπορούν να αξιοποιηθούν ως φορείς μαγνητικής υπερθερμίας σε σύγκριση με τα συνήθη τυχαίας διασποράς νανοσωματίδια. Οι συστοιχίες αυτές δημιουργήθηκαν, χρησιμοποιώντας ως διαλύτη ένα μείγμα αγαρόζης (άγαρ) και νερού σε προπαρασκευασμένα διαλύματα νανοσωματιδίων μαγνητίτη, όπου με τη βοήθεια εξωτερικού στατικού μαγνητικού πεδίου, σχηματίζονται μονοδιάστατες αλυσίδες νανοσωματιδίων σε δύο προσανατολισμούς σε σχέση με το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο: παράλληλα και κάθετα. Τα αρχικά νανοσωματίδια μαγνητίτη παρασκευάστηκαν με την μέθοδο της χημικής συγκαταβύθισης, ενώ ελέγχθηκε η επίδραση της έντασης του μαγνητικού πεδίου αλλά και της περιεκτικότητας του διαλύματος σε αγαρόζη (0,05-10 mg /mL) στην επιτυχή διαμόρφωση των μονοδιάστατων αλυσίδων. Για κάθε μία από τις 11 τιμές περιεκτικότητας αγαρόζης, παρασκευάστηκαν τρία δείγματα: το δείγμα ελέγχου με τυχαίο προσανατολισμό νανοσωματίδιων και δύο προσανατολισμένα δείγματα. Με τη βοήθεια της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης αναδεικνύεται ο επιτυχής σχηματισμός συστοιχιών των νανοσωματιδίων σε συγκεκριμένες τιμές έντασης του μαγνητικού πεδίου αλλά και περιεκτικότητας σε αγαρόζη. Στη συνέχεια διεξήχθησαν σε όλα τα δείγματα μετρήσεις υπερθερμίας στις δύο πειραματικές διατάξεις (συχνότητες: 210, 765kHz, πλάτος: 0.03 T), όπου διαπιστώθηκε η ενισχυμένη θερμική απόκριση των δειγμάτων που υπόκεινται σε παράλληλο προς το μαγνητικό πεδίο προσανατολισμό σε σχέση με το κάθετα προσανατολισμένα και το τυχαίας διασποράς δείγμα. Σε όλες τις περιπτώσεις, από τις πειραματικές καμπύλες θερμοκρασιακής απόκρισης υπολογίστηκε ο δείκτης του ειδικού ρυθμού απωλειών (SLP), όπου μας ποσοτικοποιεί τη θερμική απόδοση των προς μελέτη συστημάτων. Συμπερασματικά, η διάταξη των νανοσωματίδιων σε μονοδιάστατες διατάξεις-αλυσίδες, υπαγορεύεται από τα χαρακτηριστικά του μέσου διασποράς, π.χ. την επίδραση του ιξώδους (περιεκτικότητας σε αγαρόζη) καθώς ευνοεί τις μαγνητικές αλληλεπιδράσεις σε βάρος των αλληλεπιδράσεων άλλων τύπων μεταξύ των νανοσωματιδίων (όπως βαρυτικές, ηλεκτροστατικές, μοριακές), αλλά και από την ένταση του εφαρμοζόμενου πεδίου και οδηγεί σε ενίσχυση της θερμικής απόδοσης των συστημάτων αυτών λόγω της ενίσχυσης των διπολικών αλληλεπιδράσεων που ενισχύουν και τη συλλογική μαγνητική απόκριση των διατεταγμένων νανοσωματιδίων.
description: In this work, we investigate how MNPs arrays (comprised of magnetite nanoparticles arranged in lines) may affect thermal response in comparison to the individual randomly dispersed MNPs (control samples). For this reason MNPs arrays where prepared, using as solvent a mix of agarose gel (agar) and water in magnetite nanoparticle solutions prepared at a prior stage by aqueous coprecipitation, by varying agar solution concentration (0.05-10 mg/mL) under two different orientation with respect to externally applied magnetic field (parallel and perpendicular). Scanning Electron Microscopy (SEM) results reveal the successful formation of MNPs arrays. After the detailed structural, morphological and magnetic characterization, AC hyperthermia cycles were recorded in two different frequencies (210, 765 kHz) and varying field amplitude (0.03 T). As quantified by Specific Loss Power (SLP), a quantifiable heating efficiency index, arrays with parallel orientation with the external field possess enhanced thermal response with respect to perpendicularly and arbitrarily aligned (control) samples. The effect of solution viscosity tuned by the agar content manipulates the success and stability of chain formation. Thus, the dipolar interaction among MNPs may be effectively controlled and subsequently results to SLP enhancement depending on relative orientation.