Synthesis and characterization of cerium oxide nanoparticles for surface coating of titanium implants
Creators: name: Ιωάννου, Μαρία Ελένη Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Νανοσωματίδια οξειδίου του δημητρίου
Μέθοδος λύματος πηκτώματος
Φασματοσκοπία
Μικροσκοπία
Αιμοσυμβατότητα
Δραστικές μορφές οξυγόνου
Cerium oxide nanoparticles
Sol-gel method
Spectroscopy
Microscopy
Hemocompatibility
Reactive oxygen species

description: The field of nanotechnology has made great strides in recent years. As a result, nanoparticles have drawn a lot of attention in numerous industries, including medical, industrial and environmental. Compared to bulk materials, these materials have distinct electrical, magnetic, mechanical, and optical characteristics, as well as tiny particle size, shape, and a greater surface area to volume ratio. Nanoparticles synthesis techniques are divided into two broad categories, bottom-up and top-down. The biomedical sector uses nanoparticles for a variety of purposes, including tissue engineering, medication, gene delivery, pathogen bio-detection, protein identification and many others. A very interesting element of the periodic table which has gained much attention the last few years in both academic and industrial sectors is Cerium (Ce). Ce belongs to the lanthanide group and is a rare earth element with atomic number A=58. Although it is rare it is the most abundant in the earth’s crust. Ce exists uniquely in two oxidation states, Ce+3 and Ce+4. It has a broad range of applications like biomedical, environmental, agricultural and industrial. CeO2 exhibits antioxidant and extraordinary electrochemical properties. It acts as a catalyst and behaves as scavenger of ROS and free radicals. It creates an fcc structure which helps in neutralization of free radicals and also possess the distinctive characteristic of oxygen storage capacity (OSC). This thesis describes the synthesis of CeO2 (ceria) nanoparticles via sol-gel method and their characterization with the techniques of Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Fourier Transformation Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray Diffraction (XRD). Hemocompatibility and ROS evaluation was also performed.
description: Ο τομέας της νανοτεχνολογίας έχει κάνει μεγάλα βήματα τα τελευταία χρόνια. Ως αποτέλεσμα, τα νανοσωματίδια έχουν εντείνει το ενδιαφέρον πολλών βιομηχανιών συμπεριλαμβανομένων των ιατρικών, βιομηχανικών και περιβαλλοντικών. Σε σύγκριση των ίδιων στοιχείων σε μεγαλύτερα μεγέθη, τα νανοσωματίδια έχουν ξεχωριστά ηλεκτρικά, μαγνητικά, μηχανικά και οπτικά χαρακτηριστικά, καθώς επίσης και μικροσκοπικό μέγεθος, ειδικό σχήμα σωματιδίων και μεγαλύτερη αναλογία επιφάνειας προς όγκο. Οι τεχνικές σύνθεσης νανοσωματιδίων χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, bottom-up και top-down. Ο βιοϊατρικός τομέας χρησιμοποιεί νανοσωματίδια για διάφορους σκοπούς, όπως η μηχανική ιστών, η φαρμακευτική αγωγή, η παράδοση γονιδίων, η βιοανίχνευση παθογόνων οργανισμών, η ταυτοποίηση πρωτεϊνών και πολλούς άλλους. Ένα πολύ ενδιαφέρον στοιχείο του περιοδικού πίνακα που έχει κερδίσει μεγάλη προσοχή τα τελευταία χρόνια τόσο στον ακαδημαϊκό όσο και στον βιομηχανικό τομέα είναι το Δημήτριο (Ce). Το Ce ανήκει στην ομάδα των λανθανιδών του περιοδικού πίνακα και είναι στοιχείο σπανίων γαιών με ατομικό αριθμό Α=58. Αν και είναι σπάνιο, είναι το πιο άφθονο στον φλοιό της γης. Το Ce υπάρχει σε δύο καταστάσεις οξείδωσης, Ce+3 και Ce+4. Έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών όπως βιοϊατρικές, περιβαλλοντικές, γεωργικές και βιομηχανικές εφαρμογές. Το οξείδιο του Δημητρίου παρουσιάζει αντιοξειδωτικές και εξαιρετικές ηλεκτροχημικές ιδιότητες. Λειτουργεί ως καταλύτης και συμπεριφέρεται ως παράγοντας δέσμευσης οξυγόνου ενάντια στις δραστικές μορφές οξυγόνου και των ελευθέρων ριζών. Δημιουργεί μια δομή fcc που βοηθά στην εξουδετέρωση των ελεύθερων ριζών και διαθέτει επίσης το ξεχωριστό χαρακτηριστικό της ικανότητας αποθήκευσης οξυγόνου (OSC). Η παρούσα διατριβή περιγράφει τη σύνθεση των νανοσωματιδίων οξειδίου του Δημητρίου μέσω της τεχνικής λύματος-πηκτώματος και τον χαρακτηρισμό τους με τις τεχνικές της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Σάρωσης (SEM), της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Διέλευσης (TEM), της Φασματοσκοπίας Υπέρυθρου Μετασχηματισμού Fourier (FTIR) και της Περίθλασης ακτίνων Χ ( XRD). Πραγματοποιήθηκε επίσης αξιολόγηση αιμοσυμβατότητας και των Δραστικών Μορφών Οξυγόνου (ROS).