CZ2008523A3 - Process for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multicomponent metal oxides - Google Patents

Process for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multicomponent metal oxides Download PDF

Info

Publication number
CZ2008523A3
CZ2008523A3 CZ20080523A CZ2008523A CZ2008523A3 CZ 2008523 A3 CZ2008523 A3 CZ 2008523A3 CZ 20080523 A CZ20080523 A CZ 20080523A CZ 2008523 A CZ2008523 A CZ 2008523A CZ 2008523 A3 CZ2008523 A3 CZ 2008523A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
nanoparticles
metal oxides
hybrid nanoparticles
multicomponent metal
grains
Prior art date
Application number
CZ20080523A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ301005B6 (en
Inventor
Pollert@Emil
Kaman@Ondrej
Veverka@Pavel
Herynek@Vít
Original Assignee
Fyzikální ústav AV CR, v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fyzikální ústav AV CR, v.v.i. filed Critical Fyzikální ústav AV CR, v.v.i.
Priority to CZ20080523A priority Critical patent/CZ2008523A3/en
Priority to PCT/CZ2009/000103 priority patent/WO2010022688A1/en
Publication of CZ301005B6 publication Critical patent/CZ301005B6/en
Publication of CZ2008523A3 publication Critical patent/CZ2008523A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802Powder coating materials
    • C04B35/62805Oxide ceramics
    • C04B35/62807Silica or silicates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00Compounds of manganese
    • C01G45/12Manganates manganites or permanganates
    • C01G45/1221Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof
    • C01G45/125Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type[MnO3]n-, e.g. Li2MnO3, Li2[MxMn1-xO3], (La,Sr)MnO3
    • C01G45/1264Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type[MnO3]n-, e.g. Li2MnO3, Li2[MxMn1-xO3], (La,Sr)MnO3 containing rare earth, e.g. La1-xCaxMnO3, LaMnO3
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261Milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625Wet mixtures
    • C04B35/6264Mixing media, e.g. organic solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62897Coatings characterised by their thickness
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63404Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63444Nitrogen-containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles, polyvinylpyrrolidone [PVP], polyethylenimine [PEI]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/12Treatment with organosilicon compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H01F1/0054Coated nanoparticles, e.g. nanoparticles coated with organic surfactant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30Three-dimensional structures
    • C01P2002/34Three-dimensional structures perovskite-type (ABO3)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/42Magnetic properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3213Strontium oxides or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C04B2235/3268Manganates, manganites, rhenates or rhenites, e.g. lithium manganite, barium manganate, rhenium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/441Alkoxides, e.g. methoxide, tert-butoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/449Organic acids, e.g. EDTA, citrate, acetate, oxalate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5463Particle size distributions
    • C04B2235/5481Monomodal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/44Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of magnetic liquids, e.g. ferrofluids

Abstract

Hybridní nanocástice komplexních vícesložkových oxidu kovu, tvorící zrna magnetických oxidu. Tato zrna jsou opatrena souvislou vrstvou hydratovaného oxidu kremicitého, který zajištuje jejich neškodnost v organismu svým biokompatibilním povrchem. Využitelné v medicíne pro diagnostické i terapeutické využití u metod magnetické rezonance a magnetické fluidní hypertermie.Hybrid nanoparticles of complex multicomponent metal oxides forming magnetic oxide grains. These grains are provided with a continuous layer of hydrated silicon oxide, which ensures their harmlessness in the body by their biocompatible surface. Applicable in medicine for diagnostic and therapeutic applications in magnetic resonance and magnetic fluid hyperthermia.

Description

Způsob přípravy hybridních nanočástic z aglomerátů nanočástic komplexních vícesložkových oxidů kovůProcess for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multi-component metal oxides

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká syntézy biokompatibilních hybridních nanočástic určených pro vybrané medicinální aplikace, především magnetickou fluidní hypertermii a zobrazování magnetickou rezonancí. Skládají se z jader opatřených hydrofilním obalem zajišťujícím biokompatibilitu materiálu a stabilitu vodných suspenzí nanočástic v rozsahu hodnot pH 3 - pH 10, v souladu s biologickým prostředím.The invention relates to the synthesis of biocompatible hybrid nanoparticles intended for selected medical applications, particularly magnetic fluid hyperthermia and magnetic resonance imaging. They consist of cores provided with a hydrophilic coating ensuring the biocompatibility of the material and the stability of the aqueous nanoparticle suspensions in the range of pH 3 - pH 10, in accordance with the biological environment.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době jsou v medicíně pro diagnostické a terapeutické účely u magnetické rezonance a fluidní magnetické hypertermie využívány hybridní magnetické nanočástice jejichž základem jsou magnetická jádra magnetitu nebo maghemitu. Jejich podstatnou nevýhodou je především omezená možnost úpravy magnetických vlastností pro specifické aplikace. U magnetické fluidní hypertermie je jejich použití znesnadněno jednak obtížemi při dosahování požadovaného tepelného výkonu, a dále vysokými hodnotami Curieovy teploty přechodu z feromagnetického do paramagnetického stavu, jmenovitě Tc (Fe3O4) = 477 °C a Tc (y-FezOj) = 585 °C, kdy nelze vyloučit nebezpečí přehřátí a z toho vyplývající nekrózu zdravé tkáně.At present, hybrid magnetic nanoparticles based on magnetic cores of magnetite or maghemite are used in medicine for diagnostic and therapeutic purposes in magnetic resonance and fluid magnetic hyperthermia. Their main disadvantage is the limited possibility of modification of magnetic properties for specific applications. For magnetic fluid hyperthermia their use is hindered by, first, the difficulty in achieving the desired thermal performance and also high Curie temperature transition from ferromagnetic to paramagnetic state, namely T c (Fe 3 O 4) = 477 ° C and a Tc (y FezOj) = 585 ° C, where the risk of overheating and the resulting necrosis of healthy tissue cannot be excluded.

Do organismu se aplikují ve formě vodných suspenzí, pro jejichž stabilizaci jsou používány nízkomolekulámí stabilizátory jako jsou různé surfaktanty, nebo hydrotilní polymery, nejčastěji dextran. Slabá adheze dextranového obalu k magnetickým jádrům snižuje stabilitu těchto vodných suspenzí a vede následně ke vzniku aglomerátů. K. obdobným potížím dochází rovněž v případě aplikací těchto materiálů jako kontrastních látek pro magnetickou rezonanci, kdy kromě dextranu je popsáno použiti i jiných polysacharidů, jako je arabinogalaktan, nebo proteinů jako je např. albumin, nebo syntetických polymerů. Polymemí povlak přitom podstatně zvyšuje velikost částic, což nepříznivě ovlivňuje jejich penetraci do buněk a rychlost následného metabolického odstranění v těle. Obtížná modifikovatelnost povlaku znesnadňuje specifické vychytávání v konkrétních buňkách cílových tkáních, či navázání léčiv nebo ligandů cílených na určité typy buněk.They are applied to the body in the form of aqueous suspensions, for which low-molecular stabilizers such as various surfactants or hydrophilic polymers, most commonly dextran, are used for stabilization. Poor adhesion of the dextran coating to the magnetic cores reduces the stability of these aqueous suspensions and consequently leads to the formation of agglomerates. A similar problem is also encountered in the application of these materials as magnetic resonance contrast agents, in addition to dextran, the use of other polysaccharides such as arabinogalactan, or proteins such as albumin, or synthetic polymers is described. The polymer coating significantly increases the particle size, which adversely affects their penetration into cells and the rate of subsequent metabolic removal in the body. The difficulty in modifying the coating makes it difficult to specifically capture in specific cells of the target tissues or to bind drugs or ligands targeted to certain cell types.

Magnetitové a maghemitové nanočástice mají z hlediska MR zobrazování sice dostatečně vysokou T2-relaxivitu a tak podstatně zvyšují kontrast v MR obraze, avšak jsou prakticky využitelné pouze pro MR zobrazování, případně detekci značených buněk. Tyto nanočástice jsou však obvykle superparamagnetické a proto neumožňují MR-navigovanou a kontrolovatelnou magnetickou hypertermii.Magnetite and maghemite nanoparticles have sufficiently high T2-relaxivity in terms of MR imaging and thus substantially increase contrast in MR image, but are practically useful only for MR imaging or detection of labeled cells. However, these nanoparticles are usually superparamagnetic and therefore do not allow MR-navigated and controllable magnetic hyperthermia.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky odstraňuje řešení zakládající se na využití materiálu tvořeného hybridními nanočásticemi komplexních vícesložkových oxidů kovů, s výhodou perovskitové fáze o složení Laj.xSrxMnO3, tvořící zrna magnetických oxidů. Tato zrna jsou opatřena souvislou vrstvou hydratovaného oxidu křemičitého. Pro syntézu zrn magnetických oxidů je používán pracovní postup založený na citrátové metodě sol-gel, kdy jsou připravená zrna nadále tepelně zpracována obvykle při teplotách 650 °C až 900 °C. Za těchto podmínek dochází ke slinování a tvorbě aglomerátů vzniklých zrn magnetických oxidů v důsledku vzniku spojovacích můstků mezi zrny. Tvorba aglomerátů značně znesnadňuje povrchovou úpravu a pokrývání souvislou vrstvou hydratovaného oxidu křemičitého a tedy i jejich využití v medicíně. Kvalitně pokrytá zrna mají izolované magnetické jádro, čímž se zamezí jeho expozice vůči organismu. Proto je nutné mechanické zpracování produktu spočívající v kombinaci válcování a mletí, kdy dochází k rozrušení syntetizovaných aglomerátů na jednotlivá zrna. V prvém kroku jsou válcováním narušeny spoje mezi vytvořenými zrny, v druhém kroku je vedle dokončení separace jednotlivých zrn dosaženo jejich rozptýlení v kapalině. Výrazným přínosem popsaného a ověřeného postupu je možnost měnit složení a velikost zrn a nastavit tak přesně magnetické vlastnosti kritické pro danou medicínskou aplikaci.These disadvantages are overcome by a solution based on the use of a material consisting of hybrid nanoparticles of complex multicomponent metal oxides, preferably a perovskite phase of the composition Laj. x Sr x MnO3, forming magnetic oxide grains. These grains are provided with a continuous layer of hydrated silica. The sol-gel citrate method is used for the synthesis of magnetic oxide grains, where the prepared grains continue to be heat treated usually at temperatures of 650 ° C to 900 ° C. Under these conditions, sintering and agglomerates of the resulting magnetic oxide grains result from the formation of bonding bridges between the grains. The formation of agglomerates makes it difficult to finish and coat with a continuous layer of hydrated silica and hence their use in medicine. Well coated grains have an isolated magnetic core, thus preventing exposure to the organism. Therefore, mechanical processing of the product is required consisting of a combination of rolling and milling to break down the synthesized agglomerates into individual grains. In the first step, the bonds between the formed grains are disturbed by rolling, in the second step, in addition to completing the separation of the individual grains, their distribution in the liquid is achieved. A significant benefit of the described and proven process is the possibility to change the composition and size of the grains and thus set precisely the magnetic properties critical for a given medical application.

Hybridní nanočástice komplexních vícesložkových oxidů kovů, které tvoří ve vodném prostředí v pH > 4 vysoce stabilní suspenze s obalem zamezujícím expozici organismu vůči magnetickému jádru a jsou tak pro organismus neškodné, se tedy získávají pokrýváním zrn magnetických oxidů souvislou vrstvou hydratovaného oxidu křemičitého. Povrch těchto zrn je po syntéze aktivován v kyselém prostředí a následně je jejich suspenze stabilizována citronanem amonným. Samotné nanesení vrstvy hydratovaného oxidu křemičitého je prováděno v prostředí vody, ethanolu a amoniaku a za zvýšené teploty. Pro tvorbu vrstvy hydratovaného oxidu křemičitého jsou používány substituované alkoxysilany, napříkladHybrid nanoparticles of complex multicomponent metal oxides, which form a highly stable suspension in an aqueous environment at pH> 4 with a coating preventing the organism from being exposed to the magnetic core and thus harmless to the organism, are thus obtained by covering the magnetic oxide grains with a continuous layer of hydrated silica. After synthesis, the surface of these grains is activated in an acid medium and subsequently their suspension is stabilized with ammonium citrate. The deposition of the hydrated silica layer is carried out in an environment of water, ethanol and ammonia and at elevated temperature. Substituted alkoxysilanes, for example, are used to form a hydrated silica layer

J tetraalkoxysilan. Přidáním aminoalkylalkoxysilanu je možno získat hybridní nanočástice vystavující na svém povrchu aminoalkylové řetězce s volnými aminoskupinami, které je možné dále derivatizovat. Lze tak na povrch hybridních nanočástic navázat další molekuly Či celé funkční celky, a tak připravit komplexní nanočástice se specifickými funkčními prvky určenými pro speciální použití, jako je cílení do určitých tkáni nebo kombinovaná terapie zprostředkovaná navázanými molekulami.J tetraalkoxysilane. By adding aminoalkylalkoxysilane, it is possible to obtain hybrid nanoparticles exhibiting on their surface aminoalkyl chains with free amino groups which can be further derivatized. Thus, other molecules or whole functional units can be bonded to the surface of hybrid nanoparticles to prepare complex nanoparticles with specific functional elements designed for special applications, such as targeting certain tissues or combined therapy mediated by bound molecules.

Hydrofilní obal z vrstvy hydrátovaného oxidu křemičitého zajišťuje dostatečnou biokompatibilitu a tím použitelnost pro medicínské aplikace. Tloušťku vrstvy hydratovaného oxidu křemičitého lze regulovat volbou reakčních podmínek (teplota, doba, složení reakční směsi) a to minimálně v mezích 5 - 50 nm.The hydrophilic silica coating provides sufficient biocompatibility and hence applicability for medical applications. The thickness of the hydrated silica layer can be controlled by selecting the reaction conditions (temperature, time, composition of the reaction mixture) at least in the range of 5 - 50 nm.

Vhodným nastavením chemického složení magnetických jader (0,2 < x < 0,5) a velikosti částic 20 - 60 nm lze dosáhnout tepelného výkonu až 300 W/gMn a zároveň nastavit přechod z feromagnetického do paramagnetického stavu v oblasti teplot 40 °C - 60 °C, tedy teplot těsně nad teplotou léčení. Uplatní se tak autoregulace magnetického ohřevu zamezující nežádoucí přehřátí tkáně.By suitable setting of chemical composition of magnetic cores (0,2 <x <0,5) and particle size 20 - 60 nm it is possible to achieve thermal output up to 300 W / gMn and at the same time to set transition from ferromagnetic to paramagnetic state in temperature range 40 ° C - 60 ° C, ie temperatures just above the treatment temperature. Magnetic heating self-regulation to prevent unwanted tissue overheating is thus applied.

T2-relaxivita při poli 0,5 T (tj. schopnost zkracovat relaxační čas vody a tím zvýšit kontrast při zobrazování pomocí magnetické rezonance) dosahuje pro tyto hybridní nanočástice o velikosti 20 nm - 60 nm hodnoty - 600 s^/mNÍMn, tedy hodnoty výrazně vyšší než u superparamagnetických oxidů železa, kdy pro y-FeíCh sdextranovým potahem je T2relaxivita 170 s‘’/mMFe.T2-relaxivity at the 0.5 T field (ie the ability to shorten the relaxation time of the water and thereby increase the contrast in magnetic resonance imaging) achieves a value of - 600 s ^ / mNÍMn for these 20 nm - 60 nm hybrid nanoparticles higher than that of superparamagnetic iron oxides, where for the γ-Fe 2 CH 2 with aextran coating the T 2 relapsivity is 170 s -1 / mMF e .

vin

Životaschopnost buněk v médiu v přítomnosti hybridních nanočástic (0,11 mM, přepočteno na množství Mn) dosahovala zhruba 95 % a částice lze tudíž použít i pro buněčné značení.The viability of the cells in the medium in the presence of hybrid nanoparticles (0.11 mM, calculated on the amount of Mn) was about 95% and the particles can therefore also be used for cell labeling.

Diky vyšší relaxivitě těchto hybridních nanočástic stačí k dosažení lepších výsledků podstatně nižší koncentrace nanočástic v médiu. Při značení buněk standardně užívanou kontrastní látkou Endorem (kontrastní látka na bázi oxidů železa, lze při koncentraci železa v médiu 1,1 mM dosáhnout relaxačního poměru buněčné suspenze 2,1 s'1 (vztaženo na 106 buněk/ml), zatímco při použití částic perovskitové fáze o složení La|.xSrxMnO3 s křemičitým potahem bylo při koncentraci 0,11 mMjMn v médiu (tj. koncetraci lOx nižší) dosazeno relaxačního poměru 2,9 s* (vztaženo na I06 buněk/ml).Due to the higher relaxation of these hybrid nanoparticles, significantly lower nanoparticle concentrations in the medium are sufficient to achieve better results. By labeling cells with the standard Endor contrast agent (iron oxide contrast agent), a relaxation ratio of cell suspension of 2.1 s -1 (based on 10 6 cells / ml) can be achieved at an iron concentration of 1.1 mM, while using The silicon-coated perovskite phase particles of La 1 x Sr x MnO 3 at a concentration of 0.11 mM µM in the medium (i.e. a concentration 10 times lower) achieved a relaxation rate of 2.9 s * (based on 10 6 cells / ml).

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Nanočástice feromagnetické perovskitové fáze o složení Lao^SrojsMnCb byly připraveny dvoustupňovým postupem, přípravou prekursoru cítrátovou metodou sol - gel a následným tepelným zpracováním.The nanoparticles of ferromagnetic perovskite phase with the composition Lao ^ SrojsMnCb were prepared by a two-step process, preparation of the precursor by the sol-gel counting method and subsequent heat treatment.

Výchozí sloučeniny LaiCb, SrCCh a MnCCh o obsahu kationtových komponent určených chemickou analýzou byly odděleně rozpuštěny v kyselině dusičné zředěné 1:1 a smíchány s kyselinou citrónovou a etylenglykoiem v poměru:The starting compounds LaiCb, SrCCh and MnCCh containing cationic components determined by chemical analysis were separately dissolved in 1: 1 dilute nitric acid and mixed with citric acid and ethylene glycol in the ratio of:

(0,75 [La3+] +0,25 [Sr^J+LMn2^])/1,5 [kyselina citrónová] /2,25 [ethylenglykol ].(0.75 [La 3+ ] + 0.25 [Sr + J + LMn 2 +]) / 1.5 [citric acid] / 2.25 [ethylene glycol].

Přídavkem NH4OH bylo nastaveno pH = 9. Odpařením vody při 80-90 °C a sušením při 160°C byl připraven prekurzor jehož amorfní charakter byl určen rentgenografickou práškovou analýzou. Prekurzor byl kalcinován 6 hodin při 400 °C na vzduchu a následně žíhán na vzduchu po dobu 3 hodin při teplotě 700 °C. Byl získán jednofázový produkt o rentgenografícky určené průměrné velikosti zrn 30 nm. V dalším kroku byl syntetizovaný materiál podroben kombinovanému mechanickému zpracování válcováním a mletím. Pro válcování bylo použito horizontální uspořádání s válci z kalené oceli o průměru 54 mm a rychlosti 9 ot/min. Při trojnásobném opakování procesu byla postupně zmenšována mezera mezi válci na méně než 0,03 mm. Pro následné mletí materiálu v prostředí ethanolu byl použit vibrační mlýnek s mlecí nádobkou z nerezové oceli o objemu 25 ml a 1 mlecí kuličkou o průměru 20 mm. Parametry mletí: hmotnost vzorku 0,5 g, objem kapaliny (ethanolu) 10 ml doba mletí 60 min, frekvence mletí 30 kmitů/sec.The pH = 9 was adjusted by addition of NH 4 OH. Evaporation of water at 80-90 ° C and drying at 160 ° C gave a precursor whose amorphous character was determined by X-ray powder analysis. The precursor was calcined for 6 hours at 400 ° C in air and subsequently calcined in air for 3 hours at 700 ° C. A single-phase product having an average X-ray particle size of 30 nm was determined. In the next step, the synthesized material was subjected to a combined mechanical treatment by rolling and milling. For rolling, a horizontal arrangement was used with hardened steel rollers with a diameter of 54 mm and a speed of 9 rpm. With the process repeated three times, the roller gap was gradually reduced to less than 0.03 mm. For subsequent grinding of the material in an ethanol environment, a vibratory mill with a 25 ml stainless steel grinding vessel and a 20 mm diameter grinding ball was used. Grinding parameters: sample weight 0.5 g, volume of liquid (ethanol) 10 ml grinding time 60 min, grinding frequency 30 oscillations / sec.

Válcováním je narušena stabilita aglomerátů a jsou rozrušeny spojovací můstky mezi zrny vznikající v důsledku počínajícího slinovacího procesu během předchozího tepelného zpracování. Jednotlivé Částice jsou následně dispergovány v kapalném prostředí vibračním mletím.Rolling disturbs the stability of the agglomerates and breaks the bonding bridges between the grains resulting from the incipient sintering process during the previous heat treatment. The individual particles are then dispersed in the liquid medium by vibration grinding.

Účinnost použitého procesu je zřejmá z pozorování mikrostruktury částic transmisní elektronovou mikroskopií. Výrazné, přibližně trojnásobné snížení hydrodynamické velikosti částic při současném zachovaní průměrné velikosti zrn před a po mechanickém zpracování, určené rentgenografícky, potvrzuje zřetelné potlačení tendence zm k tvorbě aglomerátů.The efficiency of the process used is evident from observation of the particle microstructure by transmission electron microscopy. The significant, approximately three-fold reduction in the hydrodynamic particle size, while maintaining the average grain size before and after the mechanical treatment, determined by X-ray, confirms the distinct suppression of the agglomerate formation tendency.

V dalším kroku byly nanočástice (130 mg) vystaveny 1 M kyseliny dusičné (20 ml) po dobu 15 min v ledové lázni za působeni ultrazvuku, po odstředění kyseliny dusičné byla k nanočásticím přidána vychlazená 0,1 M citrónová kyselina (20 ml) a směs umístěná v ledové lázni byla ultrazvukově homogenizována po dobu 15 min. Po odstředěni roztoku citrónové kyseliny bylo její přebytečné množství v sedimentu nanočástic odstraněno během jednoho promývacího cyklu díspergací a odstřeďováním (20 ml vody). Částice byly redispergovány ve vodě (10 ml) a přidáním malého množství vodného roztoku amoniaku (5 kapek) se převedla zbytková citrónová kyselina vázaná na povrchu nanočástic na citronan amonný, který nanočástice stabilizuje ve vodné suspensi. Do suspenze byla zavedena výkonná ultrazvuková sonda a nanočástice byly rozptylovány po dobu 30 min. Poté byla suspenze přikapána za působení ultrazvukového a mechanického míchání do kulaté baňky obsahující soustavu ethanol (96% azeotropická směs) - voda - amoniak (25% vodný roztok) v poměru 15 : 4 : 1 (400 ml) temperovanou termostatem na 40 °C. Následně bylo promíchávání směsi prováděno již jen mechanickým mícháním. Do suspenze bylo v jedné dávce přidáno množství tetraethoxysilanu odpovídající požadované síle obalové vrstvy (2670 μΐ na 25 nm) a směs byla ponechána v termostatované lázni 24 hod.Next, nanoparticles (130 mg) were exposed to 1 M nitric acid (20 mL) for 15 min in an ice bath under ultrasound, after centrifugation of nitric acid, cooled 0.1 M citric acid (20 mL) was added to the nanoparticles and the mixture placed in an ice bath was ultrasonically homogenized for 15 min. After centrifugation of the citric acid solution, its excess amount in the nanoparticle sediment was removed during one wash cycle by dispersing and centrifuging (20 ml of water). The particles were redispersed in water (10 mL) and by adding a small amount of aqueous ammonia solution (5 drops) the residual citric acid bound to the surface of the nanoparticles was converted to ammonium citrate, which stabilizes the nanoparticles in an aqueous suspension. A powerful ultrasonic probe was introduced into the suspension and the nanoparticles were scattered for 30 min. Thereafter, the suspension was added dropwise under ultrasonic and mechanical stirring to a round flask containing ethanol (96% azeotropic) -water-ammonia (25% aqueous solution) in a ratio of 15: 4: 1 (400 mL) thermostated to 40 ° C. Subsequently, the mixture was stirred only by mechanical stirring. An amount of tetraethoxysilane corresponding to the desired coating thickness (2670 μΐ at 25 nm) was added to the suspension in one portion and the mixture was left in a thermostatic bath for 24 hours.

Po ukončení enkapsulace nanočástic do vrstvy hydratovaného oxidu křemičitého byla z reakční směsi izolována jejich požadovaná frakce. Izolace zahrnovala sběr supematantu po odstřeďování v úhlovém rotoru při 3000 ot./min po dobu 15 min a následnou separaci nanočástic z tohoto supematantu odstřeďováním při 8000 ot./min po dobu 40 min. Takto separované nanočástice byly následně čištěny dvěma promývacími cykly v ethanolu a čtyřmi cykly ve vodě (vždy 60 ml promývací kapaliny). Po posledním cyklu byl sediment nanočástic doplněn vodou na 20 ml, nanočástice redispergovány působením ultrazvuku. Pro odstranění zbytkových stop ethanolu byla suspenze umístěna do vakuové sušárny temperované na 35 °C při tlaku ~ 1 Pa na dobu 1 hod. Měření hydrodynamické velikosti obalených částic prokázalo úzkou distribuci popsanou v 80% hladině rozptylovými hodnotami 134 + 18 nm. Transmisní elektronová mikroskopie potvrdila přítomnost obalové vrstvy o síle přibližně 25 nm, jejíž chemickou povahu prokázala IR spektroskopie. Proměření zeta-potenciálu v oblasti pH 1 13 doložilo stabilitu suspenzí obalených nanočástic ve vodném prostředí v oblasti pH potřebné pro medicinální použití.After encapsulation of the nanoparticles into the hydrated silica layer, their desired fraction was isolated from the reaction mixture. Isolation included collecting the supernatant after centrifugation at an angle rotor at 3000 rpm for 15 min and then separating the nanoparticles from the supernatant by centrifugation at 8000 rpm for 40 min. The nanoparticles thus separated were subsequently purified by two washing cycles in ethanol and four cycles in water (60 ml of washing liquid each). After the last cycle, the nanoparticle sediment was made up to 20 ml with water, and the nanoparticles were redispersed by ultrasound. To remove residual traces of ethanol, the suspension was placed in a vacuum oven, tempered to 35 ° C at a pressure of ~ 1 Pa for 1 hour. Measurement of the hydrodynamic size of the coated particles showed a narrow distribution described at 80% by scattering values of 134 + 18 nm. Transmission electron microscopy confirmed the presence of a coating layer with a thickness of approximately 25 nm, whose chemical nature was proved by IR spectroscopy. Measurement of the zeta-potential in the pH 11 area has demonstrated the stability of the coated nanoparticle suspensions in the aqueous environment in the pH range required for medical use.

Příklad 2Example 2

Nanočástice feromagnetické perovskitové fáze o složení Lao^SrojsMnCh a průměrné velikosti zrn 30 nm byly připraveny podle postupu popsaného v příkladě 1. Jejich navážka (200 mg) byla vystavena působení 1 M kyselině dusičné (20 ml) po dobu 15 min v ledové lázni při dispergaci ultrazvukem. Odstranění zbytků kyseliny dusičné proběhlo ve třech promývacích cyklech s vodou (vždy 25 ml). Poté byly nanočástice rozptylovány ve vodě (50 ml) ultrazvukovou sondou po dobu 1 hod. Po ochlazení v ledové lázni byla jejich suspense prikapána do předem připraveného roztoku polyvinylpyrrolidonu (PVP) (350 ml) o střední molekulové hmotnosti Mr = 24 000 g/mol. Ten byl na dobu 1 hod před vlastním přidáním nanočástic umístěn do ultrazvukové lázně, v níž došlo k vysokému rozvinutí polymeru. Objem připravené suspenze (400 ml) byl zvolen tak, aby koncentrace perovskitové fáze činila 0,5 g/ml a celkové množství PVP v suspensi (3,67 g) odpovídalo 15 molekulám polymeru na 1 nm2 povrchu nanočástic o průměru 30 nm. Suspenze byla homogenizována po dobu 24 hod v ultrazvukové lázni termostatované na 25 °C . Během expozice ultrazvuku došlo k ustavení adsorpční rovnováhy PVP na povrchu nanočástic vedoucí ke vzniku stabilní vodné suspense. Stabilizované nanočástíce byly separovány centrifugací a poté byl přebytečný PVP odstraněn promytím ethanolem (20 ml) v jednom promývacím cyklu. Pevný zbytek byl převeden do 500 ml kulaté baňky, doplněn ethanolem (400 ml). Suspenze byla dispergována po dobu 5 min v lázni termostatované na 25 °C za současného působení ultrazvukového a mechanického míchání. Následně bylo promíchávání směsi prováděno již jen mechanickým mícháním. Do banky byl v jedné dávce přidán tetraethoxysilan v množství, které by dle zmíněného kulového přiblížení částic odpovídalo vzniku souvislé vrstvy hydratovaného oxidu křemičitého o síle 4 nm (236 μΐ). Vzápětí bylo přidáno čtyřikrát méně 3aminopropyltriethoxysilanu (59 μΐ) a po krátkém promíchání bylo přidáno ještě 64 ml amoniaku (25% vodný roztok), který katalyzuje bazickou hydrolýzu alkoxysilanů. Směs byla ponechána v termostatované lázni po dobu 24 hod.The nanoparticles of the ferromagnetic perovskite phase of Lao2 SrojsMnCh composition and average grain size of 30 nm were prepared according to the procedure described in Example 1. Their weight (200 mg) was exposed to 1 M nitric acid (20 ml) for 15 min in an ice bath with dispersion ultrasound. Removal of nitric acid residues was performed in three washes with water (25 ml each). Then the nanoparticles were dispersed in water (50 ml) by ultrasonic probe for 1 hour. After cooling in an ice bath, their suspension was added dropwise to a pre-prepared solution of polyvinylpyrrolidone (PVP) (350 ml) with an average molecular weight M r = 24,000 g / mol. . This was placed in an ultrasonic bath for 1 hour before the addition of the nanoparticles, in which the polymer developed highly. The volume of the prepared suspension (400 ml) was chosen so that the concentration of perovskite phase was 0.5 g / ml and the total amount of PVP in suspension (3.67 g) corresponded to 15 polymer molecules per nm of 2 nanoparticle surface with a diameter of 30 nm. The suspension was homogenized for 24 hours in an ultrasonic bath thermostated at 25 ° C. During ultrasound exposure, PVP adsorption equilibrium was established on the nanoparticle surface, resulting in a stable aqueous suspension. The stabilized nanoparticles were separated by centrifugation and then the excess PVP was removed by washing with ethanol (20 mL) in one wash cycle. The solid residue was transferred to a 500 mL round flask, supplemented with ethanol (400 mL). The suspension was dispersed for 5 min in a 25 ° C thermostated bath under ultrasonic and mechanical agitation. Subsequently, the mixture was stirred only by mechanical stirring. Tetraethoxysilane was added to the flask in one portion, which would correspond to the formation of a continuous layer of hydrated silica with a thickness of 4 nm (236 μΐ). Subsequently, four times less 3-aminopropyltriethoxysilane (59 μΐ) was added and after brief mixing 64 ml of ammonia (25% aqueous solution) was added to catalyze the basic hydrolysis of the alkoxysilanes. The mixture was left in a thermostated bath for 24 hours.

Po ukončení enkapsulace se veškeré nanočástíce separovaly odstřeďováním, přičemž pevný zbytek byl promyt ethanolem ve třech promývacích cyklech (vždy 60 ml). Následně byla izolována požadovaná velikostní frakce obalených nanočástic. Produkt byl nejdříve dispergován pomocí ultrazvuku v ethanolu (200 ml). Po odstřeďování v úhlovém rotoru při 3000 ot./min po dobu 15 min byl oddělen supematant a nakonec byly separovány nanočástíce odstřeďováním při 8000 ot./min po dobu 40 min. Odpovídající sediment byl redispergován v ethanolu (50 ml) ultrazvukovou homogenizací. Transmisní elektronová mikroskopie potvrdila přítomnost obalové vrstvy o tloušťce menší než 10 nm, přičemž přítomnost Si-O-Si a Si-O-H vazebných motivů potvrdila IR spektroskopie. Pro určení koncentrace povrchově dostupných aminoskupin (0,23 pmol(NH2R, povrch)/mg(Mn)) bylo použito spektrofotometrického stanovení p-nitrobenzaldehydu, kterým byly nanočástíce kovalentně derivatizovány a za vzniku iminových vazeb, které byly opět hydrolyzovány.Upon completion of the encapsulation, all nanoparticles were separated by centrifugation, the solid residue being washed with ethanol in three wash cycles (60 ml each). Subsequently, the desired size fraction of coated nanoparticles was isolated. The product was first dispersed by sonication in ethanol (200 mL). After centrifugation in an angle rotor at 3000 rpm for 15 min, the supernatant was separated and finally the nanoparticles were separated by centrifugation at 8000 rpm for 40 min. The corresponding sediment was redispersed in ethanol (50 ml) by ultrasonic homogenization. Transmission electron microscopy confirmed the presence of a coating layer less than 10 nm thick, with the presence of Si-O-Si and Si-OH binding motifs confirmed by IR spectroscopy. The spectrophotometric determination of p-nitrobenzaldehyde was used to determine the concentration of surface-available amino groups (0.23 pmol (NH 2 R, surface) / mg (Mn)), by which the nanoparticles were covalently derivatized to form imine bonds which were hydrolyzed again.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Hybridní nanočástice komplexních vícesložkových oxidů kovů jsou využitelné v medicíně například pro diagnostické zobrazování jako kontrastní látka pomocí magnetické rezonance, pro terapii pomocí magnetické fluidní hypertermie. Další možností je kombinovaná terapie zprostředkovaná molekulami navázanými na aminoskupiny na povrchu komplexních křemičitých vrstev.Hybrid nanoparticles of complex multicomponent metal oxides are useful in medicine, for example for diagnostic imaging as a magnetic resonance contrast agent, for magnetic fluid hyperthermia therapy. Another possibility is a combination therapy mediated by molecules bound to amino groups on the surface of complex siliceous layers.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob přípravy hybridních nanočástic zaglomerátů nanočástic komplexních vícesložkových oxidů kovů vyznačující se tím, že tyto aglomeráty jsou rozrušeny na jednotlivá zrna, jejich povrch je aktivován v kyselém prostředí, tato zrna jsou dispergována ve vodě za vzniku suspenze, která je stabilizována citronanem amonným, rozptylována v prostředí ethanolu, vody a amoniaku, dále je přidán substituovaný alkoxysilan pro vytvoření vrstvy hydratovaného oxidu křemičitého tak, že na každý 1 m2 povrchu zrn a každý 1 nm tloušťky vrstvy hydratovaného oxidu křemičitého se přidá 10 až 50 μΐ substituovaného alkoxysilanu.Process for the preparation of hybrid nanoparticles of nanoparticles of complex multicomponent metal oxides characterized in that these agglomerates are broken up into individual grains, their surface is activated in an acid medium, these grains are dispersed in water to form a suspension stabilized by ammonium citrate, dispersed in ethanol, water and ammonia environments, a substituted alkoxysilane is added to form a hydrated silica layer by adding 10 to 50 μΐ of substituted alkoxysilane to each 1 m 2 of grain surface and every 1 nm of hydrated silica layer thickness. 2. Způsob přípravy hybridních nanočástic ' zaglomerátů nanočástic komplexních vícesložkových oxidů kovů podle nároku 1 vyznačující se tím, že jako substituovaný alkoxysilan je použit tetraethoxysilan.Process for the preparation of hybrid nanoparticles of nanoparticle nanoparticles of complex multicomponent metal oxides according to claim 1, characterized in that tetraethoxysilane is used as the substituted alkoxysilane. 3. Způsob přípravy hybridních nanočástic zaglomerátů nanočástic komplexních vícesložkových oxidů kovů podle nároku Ivyznačující se tím, že jako substituovaný alkoxysilan je použit aminoalkyltriethoxysilan.A process for the preparation of hybrid nanoparticles of nanoparticle nanoparticles of complex multicomponent metal oxides according to claim 1, characterized in that aminoalkyltriethoxysilane is used as the substituted alkoxysilane. 4. Způsob přípravy hybridních nanočástic zaglomerátů nanočástic komplexních vícesložkových oxidů kovů podle nároku Ivyznačující se tím, že jako substituovaný alkoxysilan je použit aminoalkyltriethoxysilan společné s tetraalkoxysilanem.4. A process for the preparation of hybrid nanoparticles of nanoparticle nanoparticles of complex multicomponent metal oxides according to claim 1, wherein the substituted alkoxysilane is aminoalkyltriethoxysilane together with tetraalkoxysilane. 5. Způsob přípravy hybridních nanočástic t zaglomerátů nanočástic komplexních vícesložkových oxidů kovů podle nároku Ivyznačující setím, že kyselé prostředí tvoří kyselina dusičná.5. A method for preparing hybrid nanoparticles t zaglomerátů nanoparticles multicomponent complex metallic oxides according to claim Ivyznačující sowing the acidic environment of nitric acid.
CZ20080523A 2008-08-29 2008-08-29 Process for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multicomponent metal oxides CZ2008523A3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080523A CZ2008523A3 (en) 2008-08-29 2008-08-29 Process for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multicomponent metal oxides
PCT/CZ2009/000103 WO2010022688A1 (en) 2008-08-29 2009-08-21 Method of the synthesis of hybride nanoparticles from agglomerates of multicomponent complex metallic oxides nanoparticles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20080523A CZ2008523A3 (en) 2008-08-29 2008-08-29 Process for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multicomponent metal oxides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ301005B6 CZ301005B6 (en) 2009-10-14
CZ2008523A3 true CZ2008523A3 (en) 2009-10-14

Family

ID=41161126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20080523A CZ2008523A3 (en) 2008-08-29 2008-08-29 Process for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multicomponent metal oxides

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ2008523A3 (en)
WO (1) WO2010022688A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304123B6 (en) * 2012-10-17 2013-11-06 Spur A.S. Photoactive nanofibrous structure with antimicrobial properties and process for preparing thereof
MX370138B (en) * 2014-02-26 2019-12-03 Univ Texas Nitrobenzaldehyde proton release for manipulation of cellular acidosis.

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2573060B1 (en) * 1984-11-13 1987-02-20 Centre Nat Rech Scient NITROGEN OR OXYAZOTE COMPOUNDS WITH PEROVSKITE STRUCTURE, THEIR PREPARATION AND THEIR APPLICATION TO THE MANUFACTURE OF DIELECTRIC COMPONENTS
US5162037A (en) * 1988-04-01 1992-11-10 Whitson Laboratories, Inc. Magnetically influenced homeopathic pharmaceutical formulations, methods of their preparation and methods of their administration
US5399363A (en) * 1991-01-25 1995-03-21 Eastman Kodak Company Surface modified anticancer nanoparticles
DE10059151C2 (en) * 2000-11-29 2003-10-16 Christoph Alexiou Magnetic particles for targeted regional therapy and use of the same
CZ2007710A3 (en) * 2007-10-11 2009-01-14 Vysoká škola chemicko - technologická v Praze Modified nanoparticles, and therapeutic, diagnostic and analytic use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CZ301005B6 (en) 2009-10-14
WO2010022688A1 (en) 2010-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Strable et al. Synthesis and characterization of soluble iron oxide− dendrimer composites
Sonmez et al. Synthesis and applications of Fe3O4/SiO2 core-shell materials
JP4649406B2 (en) Magnetic nanoparticles with improved magnetic properties
JP5569837B2 (en) Method for producing surface-coated inorganic particles
Herrera et al. Synthesis and functionalization of magnetite nanoparticles with aminopropylsilane and carboxymethyldextran
Leal et al. Effect of the surface treatment on the structural, morphological, magnetic and biological properties of MFe2O4 iron spinels (M= Cu, Ni, Co, Mn and Fe)
Lee et al. Preparation of iron oxide silica particles for Zika viral RNA extraction
Chockalingam et al. Gum arabic modified Fe 3 O 4 nanoparticles cross linked with collagen for isolation of bacteria
Majeed et al. Water-dispersible polyphosphate-grafted Fe 3 O 4 nanomagnets for cancer therapy
Tang et al. Biomagnetic of apatite-coated cobalt ferrite: a core–shell particle for protein adsorption and pH-controlled release
CN107569395A (en) It is a kind of to make the material of desensitizing dental for closing dentinal tubule
US20210113717A1 (en) Mri contrast agent including t1 contrast material coated on surface of nanoparticle support
Kim et al. Colloidal properties of surface coated colloidal silica nanoparticles in aqueous and physiological solutions
Sabouri et al. Fe3O4/bioactive glass nanostructure: a promising therapeutic platform for osteosarcoma treatment
JP2009514905A (en) Nanoscale particles as contrast agents for magnetic resonance imaging
CZ2008523A3 (en) Process for preparing hybrid nanoparticles from nanoparticle agglomerates of complex multicomponent metal oxides
Iqbal et al. Intensive analysis of core–shell silica-coated iron-oxide nanoparticles for magnetic hyperthermia
AU2012292554B2 (en) Agglomerating magnetic alkoxysilane-coated nanoparticles
Todea et al. Silica-based microspheres with aluminum-iron oxide shell for diagnosis and cancer treatment
Shao et al. Characterization of Fe 3 O 4/SiO 2 composite core-shell nanoparticles synthesized in isopropanol medium
RU2533487C2 (en) Method of obtaining maghemite nanoparticles and superparamagnetic powder composition
Saladino et al. Magnetoresponsive fluorescent core–shell nanoclusters for biomedical applications
Zeng et al. Preparation of functionalized redox response type TiO2&mSiO2 nanomaterials and research on anti-tumor performance
JP2018530513A (en) Stable iron oxide magnetic nanoparticle (nanoMAG) slurry and production method thereof
KR102353467B1 (en) A method for preparing silca-coated manetic nanoparticles by sonochemical method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20200829