Mágneses folyadékok előállítása és stabilizálása fiziológiás körülmények között orvos-biológiai felhasználás céljából = Synthesis and stabilization of magnetic fluids under physiological conditions with the view of biomedical applications

Saved in:
Bibliographic Details
Main Author: Hajdú Angéla
Other Authors: Tombácz Etelka (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Published: 2010-11-30
Subjects:
AAA
Online access:http://doktori.bibl.u-szeged.hu/893
MTMT:21287958
Description
Summary:Napjainkban egyre jobban növekszik az érdeklődés a mágneses folyadékok (MF) iránt a kutatások számos területén különleges tulajdonságaik miatt [Pankhurst et al., 2003; Sahoo et al., 2005;Scherer & Figueiredo Neto, 2005]. Mágneses folyadéknak nevezzük azokat a folyadékokat, melyekben szuperparamágneses részecskék vannak diszpergálva. Ezek a folyadékok külső mágneses térrel manipulálhatók, inhomogén térben a részecskék együtt mozognak a közeggel, szeparálódás pl. szedimentáció gravitációs térben nem történik [Zrínyi, 1999; Butter, 2003]. A mágneses részecskék, gyakran vas-oxidok, mérete kicsi, néhány tíz nanométertől (1 nm = 10-9 m) néhány mikrométerig (1 m = 10-6 m) terjed. A leggyakrabban alkalmazott vas-oxid a magnetit illetve a maghemit, mely a természetben is előfordul makroszkópos ásványi formában [Cornell & Schwertmann, 1996]. A szerves közegű MF-ok igen kiterjedt technikai alkalmazásai (pl. tömítés, hangszóró membrán felfüggesztés) mellett, a vizes közegű mágneses folyadékokat elsősorban az orvostudományok területén tervezik használni. A diszpergált nanorészecskéknek ehhez szigorú feltételeknek kell megfelelnie, egyik legfontosabb ilyen szempont a toxicitás, azaz, hogy nem lehetnek mérgezőek. Az alkalmazásuk előfeltétele az egyedi részecskék összetapadásának megelőzése a mágneses folyadék kémiai és kolloid stabilitásának megőrzése illetve fokozása [Fauconnier et al., 1999; Gonzalez et al., 2002; Şincai et al., 2002; Park et al., 2009]. Ezt a nanorészecskék borításával, felületmódosításával érik el [Pankhurst et al., 2003; Saiyed et al., 2003; Bahadur & Giri, 2003; Gupta & Gupta, 2005]. A különböző burkoló molekulák segítségével széles körben felhasználhatóvá válnak a mágneses nanorészecskék mind a diagnosztika, mind a terápia területén [Saiyed et al., 2003; Goodarzi et al., 2004;Leslie-Pelecky et al., 2006; Bica et al., 2007; Hajdú et al., 2008]. Az életfolyamatok vizes közegben, megfelelő pH-n (a vér pH-ja ~7,4) és elektrolit összetételnél, azaz fiziológiás körülmények között mennek végbe. Egy vizes mágneses folyadék kolloid stabilitása függ többek között a töltéshordozó részecskék közötti elektrosztatikai taszítástól, az elektrolitkoncentrációtól, a pH-tól, a jelenlévő specifikus ionok adszorpciójától és a mágneses vonzó kölcsönhatásoktól [Hunter, 1987; Odenbach, 2003; Tombácz, 2003]. A mágneses folyadékokban diszpergált részecskék külső mágneses térrel való kölcsönhatása számos orvos-biológiai alkalmazást tesz lehetővé: hatóanyag szállítás, hipertermiás kezelés, MRI (magnetic resonance imaging - mágneses magrezonancia képalkotás) kontraszthatás, vagy mágneses sejt szeparáció [Fauconnier et al., 1999; Pankhurst et al., 2003; Gupta & Gupta, 2005; Jain et al., 2008; Munnier et al., 2008]. A nanorészecskék méretét változtatva hangolhatjuk például a sejt belsejében való passzív felhalmozódásukat, mivel képesek átlépni a sejtmembránon [Pankhurst et al., 2003; Berry & Curtis, 200;3Muthana et al., 2008; Gamarra et al., 2008; Hadaad et al., 2008]. Disszertációm fő célja az volt, hogy olyan mágneses folyadékokat állítsak elő, melyek különböző molekulákkal borított magnetit nanorészecskéket tartalmaznak, stabilitásukat hosszú időn át megőrzik és a fiziológiás körülmények mellett sem aggregálódnak. Munkám folyamán kerestem a választ az oxigén jelenlétében végbemenő változásokra a magnetit nanorészecskék szintézise során. Terveztem a magnetit maghemit átalakulás lehetőségének vizsgálatát, illetve jelentőségét a nanorészecskék mágneses tulajdonságaiban bekövetkező változásokra és a későbbi felhasználásra gyakorolt hatására. A mágneses részecskék felületét módosítottam 3 különböző, de egységesen karboxil csoportot tartalmazó stabilizátorral, az ismert komplexképző citromsavval (CA), a makromolekulás poliakrilsavval (PAA), és a felületaktív, amfifil molekulájú Na-oleáttal (NaOA). Így vizsgálhattam a magnetit részecskék felületi helyeivel (FeOH) elsődlegesen hasonló kémia kölcsönhatásba lépő karboxil vegyületek adszorpciója által létrejött elektrosztatikus, sztérikus, illetve a kombinált elektrosztérikus stabilizálások közti különbséget. Célul tűztem ki a stabilizált mágneses folyadékok előállítását, a magnetiten megkötődő felületmódosítók adszorpciójának (CA, PAA, NaOA) vizsgálatát, a felületi töltésállapot változásának nyomon követését, és egy korrekt metodika kidolgozását, mellyel egyértelműen megjósolható a mágneses nanorészecskék aggregációja fiziológiás körülmények között. Az előállított mágneses folyadékok biokompatibilitásának bizonyítása céljából humán adenokarcinoma (HeLa) sejtvonalon terveztem kísérleteket végezni, a citotoxikus és antiproliferatív hatásának meghatározására. A diagnosztikában jelentős szerepet betöltő MRI készülék (1,5 T) alkalmazásával terveztem vizsgálni a különféle hidrofilitású mágneses nanorészecskéknek a protonok relaxációs sebességére gyakorolt hatását, összehasonlítva a jelenleg alkalmazott kontraszt anyaggokkal, a Gd tartalmú keláttal és a vas-oxid alapú Resovist-tal. Emellett ugyanezen minták térerősség függő kontrasztképző hatását is terveztem vizsgálni H1-NMR (mágneses magrezonancia spektroszkópia) készülékeken (0,47 és 9,4 T). Végül célom volt a nanorészecskék hőtermelését mérni váltakozó mágneses térben egy házilag összeállított hipertermiás készülékkel.