Ovaj uspostavni projekt bavi se razvojem gama-radiolitičkog postupka sinteze magnetskih nanočestica s posebnim naglaskom na utjecaj polimera. Magnetske nanočestice željezovih oksida (MION) imaju široku primjenu kao senzori, katalizatori, kontrastno sredstvo u MRI, za imunološku detekciju i magnetsko razdvajanje proteina, kontrolirano otpuštanje lijekova, uništavanje stanica raka hipertermijom i dr. Radiolitička sinteza (sinteza g-ozračivanjem) je relativno nova, efikasna i ekološki prihvatljiva metoda sinteze nanočestica; čime se ovaj projekt uklapa u svjetske težnje veće primjene „zelene kemije“. Metoda g-ozračivanja ima prednosti pred klasičnim metodama sinteze nanočestica jer ne zahtijeva korištenje toksičnih/kancerogenih reducensa, omogućuje homogenu i gotovo trenutačnu redukciju kroz cijeli sustav, budući da su hidratizirani elektroni i proton radikali nastali radiolizom vode jaka redukcijska sredstva koja mogu reducirati katione metala, te prilično jednostavno, koristeći parametre ozračivanja poput doze, brzine doze, atmosfere i dr. omogućuje sintezu nanočestica kontrolirane veličine, oblika i faznog sastava. Međutim, za razliku od radiolitičke sinteze nanočestica plemenitih metala, radijacijska sinteza magnetskih nanočestica je jako slabo istražena. Polimeri u radiolitičkoj sintezi služe za disperziju i stabilizaciju nanočestica u suspenziji, kao modifikatori rasta i za modifikaciju površine.

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 veličinu i fazni sastav izoliranih nanočestica Fe-oksida. Posebna pozornost posvetit će se utjecaju odabranih polimera poput različitih derivata dekstrana, PEO, PVP i/ili PVA-a). 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 (stabilnost) magnetskih nanočestica. Kod izoliranih praškastih uzoraka napravit će se detaljna mikrostrukturna karakterizacija i fazna analiza (XRD, Mössbauerova spektroskopija, FE SEM i HRTEM). Pored toga, redukcijski uvjeti postignuti uz određene polimere mjerit će se kvantitativnim određivanjem koncentracije nastalih Fe²⁺ iona u ozračenim suspenzijama. Naći će se optimalni eksperimentalni uvjeti za radiolitičku sintezu stabilne suspenzije superparamagnetskih nanočestica. U zadnjoj fazi, da bi se dobio nanomaterijal aktivan za površinski pojačanu Ramanovu spektroskopiju (SERS), površina MION-a obložit će se zlatom (kompozitne i/ili jezgra-ljuska SPION@Au); također radiolitičkom postupkom. Kakvoća i homogenost zlatnih prevlaka ispitat će se UV-Vis spektroskopijom i visoko rezolucijskom elektronskom mikroskopijom. Ispitat će se i SERS aktivnost dobivenih kompozitnih čestica. Sintetizirane kompozitne magnetske nanočestice upotrijebit će se za određivanje mikromolarnih koncentracija organskih modelnih molekula prisutnih u vodenoj otopini.

Objavljeni rezultati istraživanja dostupni na https://www.bib.irb.hr/pregled/projekti/id/6603

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)

ttps://www.irb.hr/Istrazivanja/Zavodi/Zavod-za-kemiju-materijala/Laboratorij-za-radijacijsku-kemiju-i-dozimetriju2/Karakterizacija-mikro-i-nanocestica-metodom-dinamickog-i-elektroforetskog-rasprsenja-svjetlosti