23617

بررسي عوامل مؤثر فرآيندي بر سنتز و خواص مغناطيسي-نوري نانوساختار آهن/ اكسيدروي/ نقره با كاربردهاي زيستي

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد- سراميك

1399-1400

1399/11/25

دكتر سيد محمد ميركاظمي- دكتر مريم تاج آبادي

دكتر اميرمسعود اعرابي

مهندسي مواد و متالورژي

اخيراً نانوكامپوزيت¬ها با خواص متفاوت در حيطه پزشكي مانند درمان سرطان، دارورساني، تصويربرداري درون¬تني بصورت نوري و رزونانس مغناطيسي، برچسب¬گذاري زيستي، تصحيح ژن راه يافته¬اند. براي اين منظور نانوكامپوزيت آهن/ سيليكا/ اكسيد روي/ نقره (Fe/SiO2/ZnO/Ag) با چندمرحله سنتز پشت سر هم بدست آمد. ابتدا نانوذرات آهن صفرظرفيتي با پوشش¬ پوشش پلي¬ونيل¬پيروليدون (PVP) و SiO2 با روش احياء شيميايي با پيش¬ماده¬هايFeSO4.7H2O و NaBH4 بدست آمد. بررسي خواص فازي، ريزساختاري، خواص مغناطيسي و خواص سطحي نانوذرات بوسيله آزمون¬هاي XRD، TEM، FTIR و VSM انجام شد. با بهينه¬سازي متغيرهاي سنتز دما، زمان ، pH و دوپنت آلومينيوم، نانوذرات ZnO از پيش¬ماده¬هاي استات روي و NaOH طي فرآيند هيدروترمال سنتز شد. بررسي خواص فازي، ريزساختاري و خواص سطحي نانوذرات به ترتيب بوسيله آزمونهاي XRD، FE-SEM و RAMAN انجام شد. بهينه¬سازي خواص نورتابي نانوذرات با آزمونهاي UV-Vis و PL انجام شد. سپس اين نانوذرات اكسيد روي طي فرآيند هيدروترمال بهينه روي نانوذرات Fe/SiO2 ايجاد شد، پس از آن طي يك فرآيند رسوب شيميايي نانوذرات نقره از پيش¬ماده AgNO3 روي ذرات Fe/SiO2/ZnO تشكيل شد. مكرراً خواص فازي، ريزساختاري، نوري و خواص مغناطيسي نانوكامپوزيت Fe/SiO2/ZnO/Ag به ترتيب بوسيله آزمونهاي XRD، FE-SEM، VSM، UV-Vis و PL انجام شد و تغيير و تأثير خواص مختلف مغناطيسي، نوري، ريزساختاري نانوكامپوزيت نسبت به نانوذرات اوليه مورد مطالعه قرار گرفت. ميزان سميت نانوذرات آهن/ PVP در سلول¬هاي فيبروبلاست L929 سنجيده شد. زيست¬سازگاري اين نانوذرات تا غلظت μg⁄ml2000 بسيار خوب بوده و مضرترين نمونه در غلظت μg⁄ml3000 فقط 25% مرگ سلولي از خود نشان داد. سميت سلولي نانوذرات ZnO خالص و افزودني Alدار و هم¬چنين نانوكامپوزيت Fe/SiO2/ZnO/Ag روي سلول¬هاي سرطان سينه MCF7 بررسي شد. غلظت ذرات لازم براي از بين بردن 80% سلول¬هاي سرطاني در نانوذرات ZnO μg⁄ml125، μg⁄ml250 و μg⁄ml31 بود.

1400/03/03

Investigation of Procedural Parameters on Synthesis and Magnetic-Optical Properties of Fe/SiO2/ZnO/Ag with Biologocal Applications

2/14/2022 12:00:00 AM

Recently nanocomposites with hybrid characteristics have been developed in biological and medical fields especially in cancer therapies, drug delivery, in-vivo optical and magnetic resonance imaging, bio-labeling and DNA alteration. Therefore magnetic, optical and plasmonic nanoparticles have been widely investigated. Plasmonic nanoparticles are useful for improving optical and anti-bacterial properties of nanoparticles. For this purpose Nano Zero Valente Iron (nZVI) with a Polyvinylpyrrolidone (PVP) shell was synthesized from Iron sulfate and NaBH4 by chemical reduction route and ultrasound assistance. Cytotoxicity of nZVI was evaluated in L929 Fibroblast cells and the results showed that these nanoparticles showed almost no toxicity up to 2000 μg⁄ml of particle loading and cell death in the most toxic sample was only 25% in 3000 μg⁄ml of concentation. Al-doped ZnO nanoparticles was synthesized by hydrothermal route from Zinc Acetate and NaOH precursors, the synthetic parameters such as the temperature, time and pH and dopant concentration were optimized and the variation in cytotoxicity of Al-doped ZnO nanoparticles in comparison to ZnO nanoparticles was evaluated in MCF-7 breast cancer cells. The concentrations needed for 80% cell death were 125 μg⁄ml and 250 μg⁄ml for ZnO and Al-doped ZnO nanoparticls. Fe/SiO2/ZnO/Ag nanocomposite was synthesized by routes above in sequence. First the polymeric shell on nZVI nanoparticles was changed to SiO2 in order to make it tolerant in higher temperatures of hydrothermal procedure. Fe/SiO2 Particles were synthesized by chemical reduction; Second, ZnO particles was formed on the Fe/SiO2/ZnO particles and finally Ag nanoparticles were decorated on nanocomposite by a chemical precipitation route from AgNO3 precursor. In cytotoxicity study of Fe/SiO2/ZnO/Ag nanocomposite, 31 μg⁄ml of particles were enough to kill 80% of MCF-7 breast cancer cells. Structural, microstructural, surface properties of nanoparticles were as tested with XRD, FE-SEM and TEM, FTIR, RAMAN spectroscopies. Evaluation of magnetic and optical properties were measured with VSM, UV-Vis and PL techniques. In addition, variations and influence of different components of nanocomposite on each other were studied.