Синтез, модификация поверхности и характеристика биосовместимых магнитных наночастиц оксида железа для биомедицинского применения

Сверхпарамагнитные наночастицы оксида железа (MNPs) с соответствующей химией поверхности обладают рядом свойств, которые могут использоваться в различных биомедицинских применениях, включая усиление контраста при магнитно-резонансной томографии, восстановление тканей, гипертермию, доставку лекарственных средств и разделение клеток. Для этих применений необходимы магнитные наночастицы оксида железа (Fe₃O₄ MNPs) с высокой намагниченностью и размером частиц менее 100 нм. В работе представлены экспериментальные детали получения монодисперсных наночастиц Fe₃O₄, покрытых олеиновой кислотой (OA), методом химического соосаждения, а также определения оптимальных значений pH, начальной температуры и скорости перемешивания для получения MNPs с малым размером частиц и узким распределением по размерам, необходимыми для биомедицинского применения. Полученные наночастицы исследовали методами инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), просвечивающей электронной микроскопии (TEM), сканирующей электронной микроскопии (SEM), энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии (EDXRF), термогравиметрического анализа (TGA), рентгеновской порошковой дифракции (XRD) и магнитометрии вибрирующего образца (VSM). Результаты показывают, что размер частиц и намагниченность MNPs в значительной степени зависели от pH, начальной температуры растворов Fe²⁺ и Fe³⁺, а также скорости перемешивания. Монодисперсные наночастицы Fe₃O₄, покрытые олеиновой кислотой, размером 7,8 ± 1,9 нм были успешно получены при оптимальном pH 11, начальной температуре 45°C и скорости перемешивания 800 об/мин. Данные FTIR и XRD свидетельствуют о том, что молекулы олеиновой кислоты адсорбировались на магнитных наночастицах посредством хемосорбции. Анализ методом TEM показал, что олеиновая кислота обеспечивала лучшую диспергируемость частиц Fe₃O₄. Синтезированные наночастицы Fe₃O₄ демонстрировали сверхпарамагнитное поведение, а их намагниченность насыщения увеличивалась с размером частиц.