Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Ahmad Monshi,Sheyda Labbaf
احمد کرمانپور (استاد راهنما) احمد منشی (استاد مشاور) شیدا لباف (استاد مشاور)
 
STUDENT
Tahereh Zargar
طاهره زرگر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Evaluating effects of hydrothermal process parameters on the properties of Zn-substituted magnetite nanoparticles for magnetic hyperthermia application
Magnetic hyperthermia is a non-invasive or minimally invasive method for cancer treatment in which super-paramagnetic nanoparticles are used. In this project, effect of hydrothermal process parameters on physical, magnetic and thermal properties of Zn-substituted magnetite nanoparticles (Zn 0.3 Fe 2.7 O 4 ) were assessed. The magnetic nanoparticles were synthesized via hydrothermal-reduction route in the presence of citric acid, at temperatures of 150, 175 and 200 °C for duration of 10, 15 and 20 hours. The purity, chemical composition, microstructure, magnetic and thermal properties of samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and specific loss power (SLP) measurements, respectively. The results showed that temperature and time of the hydrothermal process had a significant effect on chemical composition and different properties of the synthesized nanoparticles. It was observed that at 150 °C, heat generation was not enough to produce the activation energy required for nucleation of Zn 0.3 Fe 2.7 O 4 spinel nanoparticles, even after a long time. At 175 ° C, although temperature is low, but the suitable condition for nucleation of nanoparticles was made and spinel nanoparticles with the size of about 13 nm were formed after 15 hours. Nonetheless, since crystallinity and specific loss power of the nanoparticles was low, they showed weak performance for magnetic hyperthermia. At 200 ° C, although activation energy was provided for nanoparticles nucleation, due to the high temperature, the spinel was oxidized to hematite, resulting in decrease in thermal and magnetic properties of the nanoparticles. In overall, the nanoparticles made have at 200 ° C for 15 hours was chosen as the best sample having a reasonable purity, magnetic and thermal properties (SLP= 18.71 W/g). In order to increase biocompatibility of the synthesized nanoparticles, their surface was coated by polyethylene glycol (PEG) polymer. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), SEM and SLP measurements were conducted to investigate the formation of polymer coating on the nanoparticles surface, morphology, size distribution and thermal properties of the coated nanoparticles. The results showed that the PEG were successfully formed on the nanoparticles surface and of the nanoparticles and their shape was still spherical. The SLP of the coated nanoparticles (17.62 W/g) showed no significant difference to that of the uncoated nanoparticles. Keywords : Zn 0.3 Fe 2.7 O 4 magnetic nanoparticles, magnetic hyperthermia, hydrothermal-reduction route via citric acid, polyethylene glycol (PEG) polymer, coating.
فراگرمایی مغناطیسی یکی از روش های غیرتهاجمی و یا کم تهاجمی برای درمان سرطان است که در آن از نانوذرات مغناطیسی ابرپارامغناطیس استفاده می شود. دراین پروژه تأثیر متغیرهای فرایند هیدروترمال بر خواص فیزیکی، مغناطیسی و گرمایی نانوذرات مغناطیسی مگنتایت جانشانی شده با روی (Zn 0.3 Fe 2.7 O 4 ) مورد ارزیابی قرارگرفت. این نانوذرات به وسیله ی روش احیای هیدروترمال به کمک اسیدسیتریک در دماهای 150، 175 و 200 درجه ی سانتی گراد به مدت زمان های 10، 15 و 20 ساعت ساخته شد و خلوص و ترکیب شیمیایی، ریزساختار، خواص مغناطیسی و گرمایی نمونه های ساخته شده به ترتیب به وسیله ی آزمایش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، مغناطیس سنج ارتعاشی (VSM) و اندازه گیری توان اتلاف ویژه(SLP) مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی ها دیده شد که دو پارامتر دما و زمان نقش عمده ای بر ترکیب شیمیایی و خواص مختلف نانوذرات ساخته شده با این روش دارند. مشاهده شد در دمای 150 درجه ی سانتی گراد حرارت تولیدی در حدی نیست که انرژی اکتیواسیون لازم برای جوانه زنی نانوذرات اسپینل Zn 0.3 Fe 2.7 O 4 حتی با گذشت زمان در روش هیدروترمال فراهم شود. در دمای 175 درجه ی سانتی گراد با اینکه همچنان دما پایین است اما با گذشت زمان کم کم شرایط برای جوانه زنی نانوذرات فراهم می گردد و نانوذرات اسپینل پس از 15 ساعت با اندازه ی حدود nm 13 تشکیل می شوند؛ در این شرایط بلورینگی نانوذرات پایین بوده و توان اتلاف ویژه قابل توجهی نخواهند داشت و لذا برای کاربرد فراگرمایی کارایی چندانی ندارند. در دمای 200 درجه ی سانتی گراد انرژی اکتیواسیون لازم برای جوانه زنی نانوذرات فراهم است، اما به دلیل بالا بودن بیش از حد دما، شرایط برای اکسیداسیون اسپینل به هماتیت فراهم است. در این شرایط هرچند نانوذرات ساخته شده پس از 15 ساعت، از اندازه و بلورینگی مناسبی برخوردارند، اما به دلیل حضور فاز مزاحم غیرمغناطیسی هماتیت، خواص گرمایی و مغناطیسی این ذرات افت چشمگیری داشته است. از میان نمونه های مختلف، نمونه ی ساخته شده در دمای 200درجه ی سانتی گراد و 15 ساعت به عنوان بهترین نمونه از لحاظ خلوص، خواص مغناطیسی و گرمایی با توان اتلاف ویژه W/g 71/18 تعیین گردید. به منظور افزایش زیست سازگاری نانوذرات، پلی مر پلی اتیلن گلیکول (PEG ) بر سطح نمونه بهینه پوشش دهی گردید. آزمایش های طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FTIR)، EM و اندازه گیری SLP به ترتیب جهت بررسی تشکیل پوشش پلی مری بر سطح نانوذرات، مورفولوژی و توزیع اندازه نانوذرات و خاصیت گرمایی نانوذرات پس از پوشش دهی انجام گردید. نتایج نشان داد که پوشش پلی مر بر سطح نانوذرات جای گرفته و نانوذرات مورفولوژی کروی شکل خود را حفظ کرده اند. توان اتلاف ویژه نانوذرات پوشش داده شده (W/g 62/17) با نانوذرات بدون پوشش تفاوت زیادی نداشت. کلمات کلیدی: نانوذرات مغناطیسی Zn 0.3 Fe 2.7 O 4 ، فراگرمایی مغناطیسی، احیای هیدروترمال به کمک اسیدسیتریک، پوشش پلی مری پلی اتیلن گلیکول(PEG)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی