Ovaj uspostavni projekt bavi se gama-radiolitičkom sintezom magnetskih nanočestica s posebnim naglaskom na utjecaj polimera. Magnetske nanočestice imaju veliku primjenu: kao senzori, kontrastno sredstvo u MRI, za razdvajanje proteina, kontrolirano otpuštanje lijekova, uništavanje stanica raka hipertermijom i dr. Radiolitička sinteza je relativno nova metoda sinteze nanočestica. Radiolitičkim postupkom moguće je sintetizirati magnetske nanočestice kontrolirane veličine, oblika i faznog sastava. Radiolitička sinteza nanočestica započinje radiolizom vode uslijed čega nastaju slobodni radikali (e_eq⁻, H^•, ^•OH, HO₂^•) i molekulski produkti (H_2, H₂O₂). Hidratizirani elektron (e^–_aq) i proton radikal (H^·) su jaka redukcijska sredstva koja mogu reducirati katione metala. Polimeri u radiolitičkoj sintezi služe za disperziju i stabilizaciju magnetskih nanočestica u vodenoj fazi, te kao modifikatori rasta. U ovom HRZZ projektu sustavno će se istražiti utjecaj različitih parametara g-ozračivanja, kao što su doza i brzina doze, utjecaj pH prekursorske otopine na redukcijske uvjete u suspenziji, kao i na fazni sastav izoliranih nanočestica Fe-oksida. Posebna pozornost posvetit će se utjecaju odabranih polimera (poput različitih dekstrana, PEO, PVP i/ili PVA-a) na stabilnost sintetiziranih magnetskih suspenzija kao i na veličinu, oblik i fazni sastav nastalih magnetskih nanočestica. Istraživat će se i utjecaj prosječne molekulske mase polimera, koncentracije, kao i početnog molnog omjera polimer/prekursor. Suspenzije će se detaljno analizirati Zetasizer-om i odrediti veličina čestica metodom dinamičkog raspršenja svjetlosti kao i zeta potencijal magnetskih nanočestica. Kod izoliranih praškastih uzoraka napravit će se mikrostrukturna karakterizacija i fazna analiza i odredit će se veličina i površina magnetskih nanočestica (XRD, Mössbauerova spektroskopija, FE SEM i HRTEM). Pored toga, redukcijska svojstva ispitivanih polimera mjerit će se kvantitativnim određivanjem koncentracije nastalih Fe²⁺ iona u ozračenim suspenzijama. Koncentracija Fe²⁺ iona bit će određena spektrofotometrijski i/ili redoks titracijom pomoću otopine kalijevog permanganata. U ovom projektu naći će se optimalni eksperimentalni uvjeti (najpogodniji polimer, doza i brzina doze gama-zračenja, pH, omjer Fe³⁺/polimer) za radiolitičku sintezu stabilne suspenzije superparamagnetskih nanočestica: U zadnjoj fazi, da bi se dobio nanomaterijal aktivan za površinski pojačanu Ramanovu spektroskopiju (SERS), površina SPION-a obložit će se zlatom (kompozitne i/ili jezgra-ljuska SPION@Au). Kakvoća i homogenost zlatne prevlake bitno ovisi o postupku oblaganja. U ovom projektu zlato će se nanijeti na SPION-e radiolitičkom tehnikom. Kakvoća i homogenost zlatnih prevlaka ispitat će se UV-Vis spektroskopijom i visoko rezolucijskom elektronskom mikroskopijom. Sintetizirane magnetske nanočestice s prevlakom od zlata upotrijebit će se za određivanje mikromolarnih koncentracija organskih modelnih molekula prisutnih u vodenoj otopini.

Objavljeni rezultati istraživanja dostupni na https://www.croris.hr/crosbi/searchByContext/7/3554

Kupljena oprema:

Zetasizer Ultra (Malvern Panalytical) (vrijednost instrumenta ~500.000,00 kn)

Uređaj za određivanje veličine, zeta potencijala i koncentracije nano i mikročestica i molekula u suspenziji/ otopini, (najnovija generacija, jedinstven na tržištu)

https://www.irb.hr/Zavodi/Zavod-za-kemiju-materijala/Laboratorij-za-radijacijsku-kemiju-i-dozimetriju/Usluge/Karakterizacija-mikro-i-nanocestica-metodom-dinamickog-i-elektroforetskog-rasprsenja-svjetlosti