Superparamagnetyczne nanocząstki oparte na tlenku żelaza do zastosowań w hipertermii

In recent years there has been a rapid development of nanotechnology, caused by the demonstration of the new properties of nanomaterials, which are not observed in macroscale. It has resulted is broad potential applications in various fields of science, including medicine and the protection of human life. The two key divisions of medicine, aimed at maintaining the good health of people, are diagnostics and therapeutics. SPION nanoparticles, that are the subject of this research, may successfully link these two medical fields, simultaneously increasing the effectiveness of treatment and improving diagnostic capabilities.The main objective of the research carried out in the framework of this study was to synthesize stable superparamagnetic nanoparticles based on iron oxide (SPION) and doped with zinc, which properties would make them useful as cancer treatment for magnetic hyperthermia. During this work, nanoparticles SPION doped with zinc ions and coated with a cationic derivative of chitosan were synthesized. Besides, the material was characterized by: determination of iron content, examination of the stability of the colloid, determination of its magnetic properties, measuring the size of the nanoparticles and identification the different elements present in the sample.Based on the measurements it was found that the obtained material is a stable suspension of nanoparticles with superparamagnetic properties. The presence of zinc ions associated with the oxygen in the sample was also confirmed and the effect of hyperthermia was measured. The temperatures achieved in the experiments, exceeding 42°C, allow to conclude that the obtained nanoparticles SPION-CCh-Zn may be a promising material for treatment with using magnetic hyperthermia.

Ostatnie lata przyniosły intensywny rozwój nanotechnologii spowodowany wykazywaniem przez nanomateriały nowych, niewystępujących w skali makro, właściwości. Skutkiem tego jest jej szerokie potencjalne zastosowanie w różnych dziedzinach nauki, m.in. w medycynie i ochronie życia ludzkiego. Dwoma kluczowymi działami medycyny, mającymi na celu utrzymanie w dobrym stanie zdrowia ludzi, są diagnostyka oraz terapeutyka. Nanocząstki SPION, będące przedmiotem badań niniejszej pracy, mogą z powodzeniem stanowić ogniwo łączące te dwie dziedziny medyczne, jednocześnie zwiększając efektywność leczenia oraz poprawiając możliwości diagnostyczne.Głównym celem badań realizowanych w niniejszej pracy było otrzymanie stabilnych superparamagnetycznych nanocząstek opartych na tlenku żelaza i domieszkowanych cynkiem, których właściwości pozwoliłyby na zastosowanie ich jako środka terapeutycznego w onkologicznej hipertermii magnetycznej. W ramach przeprowadzonych eksperymentów zsyntezowano nanocząstki SPION domieszkowane jonami cynku i pokryte modyfikowanym chitozanem kationowym. Ponadto scharakteryzowano otrzymany materiał poprzez: oznaczenie zawartości żelaza, zbadanie stabilności koloidu, określenie jego właściwości magnetycznych, pomiar rozmiaru nanocząstek oraz oznaczenie poszczególnych pierwiastków występujących w próbce. Na podstawie pomiarów stwierdzono, że otrzymany materiał stanowi stabilną zawiesinę nanocząstek o superparamagnetycznych właściwościach. Potwierdzono także obecność jonów cynku związanych z tlenem w badanej próbce i przeprowadzono pomiary efektu hipertermicznego. Osiągane w badaniach temperatury, przekraczające 42°C, pozwalają na stwierdzenie, że otrzymane nanocząstki SPION-CCh-Zn mogą stanowić obiecujący materiał do leczenia metodą hipertermii magnetycznej.