Badania nanocząstek ferrimagnetycznych na bazie ferrytu galu

Abstract

W rozprawie doktorskiej przedstawiono badania nanocząstek ferrimagnetycznych na bazie ferrytu galu, otrzymanych dwiema metodami: rozkładu termicznego acetyloacetonianu żelaza (III) oraz współstrącania chlorków żelaza (II) i (III). Część nanocząstek została opłaszczona chitosanem. Celem pracy było zbadanie właściwości strukturalnych, magnetycznych i biotermicznych nanostruktur oraz ich potencjalnych zastosowań, w szczególności w hipertermii cieczy magnetycznej. Morfologia badanych nanoukładów była zróżnicowana, a jednym z kluczowych czynników była ich zdolność dyspersyjna. Rentgenowska analiza strukturalna wykazała, że nanocząstki krystalizują w strukturze odwróconego spinelu, a zmieniająca się koncentracja galu wpływała na ich właściwości. Spektroskopia Mössbauera ujawniła fluktuacje superparamagnetyczne w określonych temperaturach. Pomiary kalorymetryczne potwierdziły, że nanocząstki efektywnie nagrzewają się w zmiennym polu magnetycznym, co jest kluczowe w hipertermii. Badania biologiczne wykazały brak cytotoksyczności wobec komórek zdrowych i nowotworowych. Chitosan poprawił biozgodność nanocząstek. Nanocząstki ferrytu galowego mają duży potencjał w aplikacjach biomedycznych, zwłaszcza w hipertermii cieczy magnetycznej.

The doctoral dissertation presents the study of ferrimagnetic nanoparticles based on gallium ferrite, obtained using two methods: thermal decomposition of iron (III) acetylacetonate and co-precipitation of iron (II) and (III) chlorides. Part of the nanoparticles was coated with chitosan. The aim of the work was to investigate the structural, magnetic, and biothermal properties of the nanostructures and their potential applications, particularly in magnetic fluid hyperthermia. The morphology of the studied nanostructures was varied, with their dispersibility being a key factor. X-ray structural analysis revealed that the nanoparticles crystallize in the structure of inverted spinel, with the changing concentration of gallium influencing their properties. Mössbauer spectroscopy revealed superparamagnetic fluctuations at specific temperatures. Calorimetric measurements confirmed that the nanoparticles efficiently heat up in an alternating magnetic field, which is crucial for their use in hyperthermia. Biological studies showed no cytotoxicity toward both healthy and cancerous cells. Chitosan improved the biocompatibility of the nanoparticles. Gallium ferrite nanoparticles have significant potential for biomedical applications, especially in magnetic fluid hyperthermia