24.5 mg di Au@CoFeO 1 dispersi in una soluzione di acido oleico 7.5 mM e oleilammina 7.5 mM in toluene furono trasferiti in vial e seccati. Furono aggiunti 40.9 mg di PMAO e ̴ 5 mL di cloroformio e la miscela fu sonicata in bagno a ultrasuoni per 70 min. Il cloroformio fu fatto evaporare e il precipitato fu coperto con ̴ 10 mL di tampone borato (50 mM in acqua milliQ) e la miscela fu sonicata in bagno a ultrasuoni fino a completa dispersione. Il solido sospeso fu fatto precipitare per centrifugazione, il surnatante fu allontanato con una pasteur e il solido coperto con 500 μL di acqua milliQ e sonicato fino a completa ridispersione.
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Conclusioni
In questo lavoro di tesi sono state sintetizzate e caratterizzate diverse nanoeterostrutture composte da oro e ossidi misti magnetici, in particolare a base di ferro, cobalto e manganese. L’obbiettivo dello studio era riuscire a modificare in maniera controllata morfologia, dimensione e composizione dell’ossido magnetico. Per far questo è stata studiata l’influenza sul prodotto di parametri quali il tipo di precursori, rapporto molare tra metalli utilizzato, tipo e concentrazione di stabilizzanti, solvente e temperatura di reazione. I prodotti sono stati caratterizzati tramite analisi ICP, spettroscopia UV-Vis, diffrazione di raggi X di polveri e microscopia a trasmissione elettronica. Due dei prodotti sintetizzati sono stati caratterizzati magneticamente tramite SQUID, trasferiti in fase acquosa e su di essi sono state effettuate misure di SAR in vista di un possibile utilizzo come mediatori di calore in terapie ipertermiche. Le sintesi utilizzate possono essere divise in due categorie. La prima utilizza ferro pentacarbonile come sorgente di Fe ed è stata utilizzata per cercare di modificare la forma e le dimensioni del dominio di ossido. Per far questo siamo partiti da sintesi riportate in letteratura e abbiamo provato a modificare, un singolo parametro di reazione alla volta, rapporto Fe/Au, rapporto tensioattivi/ferro, tipo di tensioattivi presenti. Tramite queste modifiche siamo riusciti ad aumentare le dimensioni medie del dominio di ossido, perdendo tuttavia il controllo sulla morfologia delle particelle. Riprendendo un metodo sintetico one-pot dalla letteratura, lo abbiamo ripetuto, ottenendo un ottimo controllo sulla morfologia delle particelle. Abbiamo quindi modificato in base a questa sintesi la prima procedura utilizzata. Le particelle ottenute con questo metodo hanno dimensioni minori di quelle precedenti, ma hanno forma omogenea. Questa procedura sintetica permette di ottenere prodotti in cui la crescita del dominio di ossido avviene in maniera tale da lasciare parzialmente scoperta la superficie delle nanoparticelle di oro preformate, ed è quindi adatta a ottenere particelle che debbano essere utilizzate per le proprietà ottiche dell’oro, ad esempio per applicazioni di imaging che sfruttino la risonanza plasmonica o per applicazioni di ipertermia fototermica. La seconda sintesi studiata utilizza Fe(acac)3 e il sale di un altro catione bivalente, ed è stata utilizzata per modificare la composizione dell’ossido. La sintesi è stata eseguita cercando di sostituire Fe2+ con Co2+ nel reticolo cristallino della magnetite. Sono stati sintetizzati campioni utilizzando Co(acac)2, il reagente generalmente utilizzato in letteratura per questo tipo di sintesi, e confrontati con quelli ottenuti usando esclusivamente Fe(acac)3. La sintesi è stata eseguita nuovamente variando il tipo di solvente ed il precursore: sono stati utilizzati i cloruri idrati di ferro e cobalto. Le due sintesi eseguite in benziletere hanno permesso di ottenere particelle di oro completamente ricoperte dall’ossido, e le strutture ottenute a partire dai sali cloruri presentano dimensioni maggiori. Nella sintesi in cui è stata utilizzata una miscela di difeniletere e 1-ottadecene invece, è avvenuta prevalentemente
87 omonucleazione dell’ossido. I campioni ottenuti dalla sintesi che utilizza gli acetilacetonati sono stati caratterizzati magneticamente e trasferiti in fase acquosa tramite ricopertura con un polimero e su di essi sono state effettuate misure di SAR per valutarne l’efficacia applicazioni di ipertermia magnetica. Stranamente, nonostante le misure magnetiche mostrino un corretto aumento dell’anisotropia magnetica nel campione contenente cobalto, le misure di SAR mostrano invece un effetto ipertermico maggiore nel campione contente ferro e non siamo stati in grado di interpretare tale risultato. Successivamente abbiamo provato a sostituire il Fe2+ nel reticolo cristallino con Mn2+, ma la sintesi porta a eterostrutture con basse percentuali di Mn, molto inferiori a quelle stechiometriche. Viste le difficoltà riscontrate nella preparazione di eterostrutture a base di oro e ferrite di manganese, è stato condotto quindi uno studio in cui si è cercato di sintetizzare nanostrutture semplici a base di manganese ferrite. Sono state condotte reazioni variando precursori, solvente, rapporti molari dei reagenti. Siamo riusciti ad aumentare la quantità di manganese all’interno del reticolo, rispetto a quella ottenuta nella sintesi delle nanoeterostrutture, ma questa rimane comunque inferiore a quella stechiometrica. Un aumento del rapporto Mn/Fe non porta a un maggiore ingresso di manganese nel reticolo, ma alla formazione di nuove fasi, probabilmente a causa della differenza di parametro reticolare tra magnetite e manganese ferrite. La deformazione della struttura cristallina dovuta all’ingesso del manganese è anche alla base della bassissima quantità di Mn entrata nelle nanoeterostrutture.
In conclusione, lo studio sulla sintesi di nanoeterostrutture dimeriche ha permesso di migliorare la procedura sintetica in modo da ottenere un miglior controllo sulla forma dei domini di ossido. Lo studio condotto sulla formazione di nanoeterostrutture con morfologia flower-like, ha dimostrato come sia possibile variare la dimensione dei domini di ossido al variare del precursore di metallo utilizzato. Infine, alcune delle nanoeterostrutture sintetizzate sono state trasferite in fase acquosa, estendendo a eterodimeri di grandi dimensioni una procedura precedentemente utilizzata per particelle di magnetite.
Ulteriori studi dovranno essere condotti per ottenere una procedura sintetica che permetta di controllare con precisione la quantità di metalli che entrano nella struttura dell’ossido al fine di variarne le proprietà magnetiche. Potrebbe essere utile, per applicazioni biomediche, sintetizzare nanoeterostrutture con diverse geometrie, dato che le proprietà di tali sistemi dipendono criticamente dalla forma, e composizione. Infine, potrebbe essere interessante studiare come il dosaggio del catione ospite (Co2+, Mn2+) nella parte magnetica dell’eterostruttura ne influenzi le proprietà magnetiche ed ipertermiche, in modo da trovare l’equilibrio ottimale tra efficacia applicativa e quantità di cationi tossici immessi nell’organismo.
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Ringraziamenti
Al termine di questo lavoro desidero ringraziare alcune persone.
Il professor Francesco Pineider per i consigli ricevuti durante tutto il Tirocinio.
Elvira, Alessio e Gaia che mi hanno sopportato e aiutato pazientemente per i mesi, senza di loro difficilmente questo lavoro avrebbe visto la luce.
I miei genitori, che mi hanno sostenuto durante tutti gli anni passati all’università, anche nei momenti più difficili.
Desidero inoltre ringraziare gli amici che più mi sono stati vicini durante gli anni dell’università, nello studio o nel tempo libero, e che mi hanno aiutato ad arrivare alla fine di questo percorso: Alberto, Alessio, Anselmo, Denise, Gabriele, Giacomo, Giacomo, Greta, Lorenzo, Lorenzo, Luigi, Marco e Rachele.