Manyetit (Fe3O4) manyetik nanomalzemelerin boyut değişiminin çalışma koşullarına bağlı incelenmesi
Investigation of the dimensional change of magnetite (Fe3O4) magnetic nanomaterials depending on working conditions
Yazar: MEHMET ALPEREN BOZKURT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ERDOĞAN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
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.

Abstract:
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