PL247933B1

PL247933B1 - Sposób otrzymywania ultramałych superparamagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(III) domieszkowanych magnezem o ulepszonych właściwościach magnetycznych

Info

Publication number: PL247933B1
Application number: PL440904A
Authority: PL
Inventors: Ireneusz Piotr Grudziński; Anna Maria NOWICKA; Anna Maria Nowicka; Artur Kasprzak
Original assignee: Univ Warszawski; Univ Warszawski Medyczny; Warszawski Univ Medyczny
Priority date: 2022-04-11
Filing date: 2022-04-11
Publication date: 2025-09-15
Also published as: WO2023200345A1; PL440904A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania ultramałych superparamagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowanych magnezem, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy: a) mieszanie acetyloacetonianu żelaza(III), czterowodnego octanu magnezu, eteru dibenzylowego oraz kwasu oleinowego w temperaturze pokojowej; b) doprowadzenie mieszaniny uzyskanej etapie a) do temperatury 190°C - 200°C w ciągu 25 - 30 min.; c) ogrzewanie mieszaniny przez 50 min. w temperaturze 190°C - 200°C; d) ogrzewanie mieszaniny przez 80 min. w temperaturze 230°C - 235°C; e) schłodzenie mieszaniny do temperatury pokojowej i jej przemywanie; f) oddzielanie nanocząstek za pomocą magnesu; g) stabilizacja oczyszczonych nanocząstek stabilizatorem, którym jest mPEG-silan; przy czym, etapy a-g) prowadzone są w atmosferze, którą stanowi powietrze. Kolejnym przedmiotem zgłoszenia są ultramałe supermagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowane magnezem otrzymywane sposobem według wynalazku i charakteryzujące się tym, że ich średni rozmiar wynosi 27 - 28 nm, maksymalna magnetyzacja na podstawie rejestracji pętli histerezy wynosi 65 emu/g.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania ultramałych superparamagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(III) domieszkowanych magnezem.

Ultramałe supermagnetyczne nanocząstki tlenku żelaza (nanocząstki USPIO) stanowią nanomateriał mogący znaleźć zastosowanie w nanomedycynie, a w szczególności w leczeniu onkologicznym z użyciem magnetycznej hipertermii (X. Liu, i in. Theranostics 2020, 10(8), 3793-3815; A. F. Sumser, i in. Int. J. Hyperthermia 2020, 37(1), 15-27; Y. Lu, i in. Int. J. Hyperthemia 2020, 37(3), 141-154; I. Raouf, iin. J. Therm. Biol. 2020, 91, 102644; S. Nardecchia, i in. Nanomaterials 2019, 9(2), 191; C.S.S.R. Kumar, F. Mohammad. Adv. Drug Deliv. Rev. 2011, 63(9), 789-808; B. Thiesen, A. Jordan, Int. J. Hyperthermia 2008, 24(6), 467-474).

Innym zastosowaniem nanocząsteczek USPIO jest znany z opisu zgłoszeniowego US2014249413 A1 sposób leczenia choroby lub stanu związanego z aktywowanymi makrofagami. Przy czym, zastosowane nanocząstki USPIO stanowią superparamagnetyczne nanocząstki tlenku żelaza o średnicy od 1 do 50 nm, częściej od 5 do 40 nm, które są zwykle wykonane z magemitu (Fe2O3) lub magnetytu (Fe3O4) z regionami zawierającymi kryształy o niesparowanych spinach. Te domeny magnetyczne są nieuporządkowane w przypadku braku pola magnetycznego, ale po przyłożeniu pola (tj. podczas wykonywania MRI), domeny magnetyczne dopasowują się, tworząc moment magnetyczny znacznie większy niż suma pojedynczych niesparowanych elektronów bez powodowania resztkowe namagnesowanie cząstek. Po wstrzyknięciu do krwi nanocząsteczki USPIO są wychwytywane przez makrofagi i gromadzą się w tkankach objętych stanem zapalnym.

W stanie techniki znanych jest wiele sposobów otrzymywania nanocząstek USPIO. Rozważa się zastosowanie nanocząstek USPIO otrzymywanych sposobem współstrącania wychodząc z prekursorów soli żelaza(II) i żelaza(III), co skutkuje otrzymaniem nanocząstek typu Fe3O4 (C. M. Cheng, i in. J. Magn. Magn. Mater. 2009, 321, 2663-2669; A. Mukhopadhyay, iin. ACSAppl. Mater. Interfaces 2012, 4, 142-149; J. Muro-Cruces, i in. ACS Nano 2019, 13, 7716-7728). Z drugiej strony, są znane inne metody syntezy nanocząstek USPIO, w których najczęściej stosuje się prekursor żelaza(II), co skutkuje otrzymaniem nanocząstek typu Fe2O3 (W. Wu, i in. Sci. Technol. Adv. Mater. 2015, 16, 023501; Q. Liu, iin. J.Nanobiotechnol2021,19, 171). Reakcje prowadzi się na powietrzu, w atmosferze gazu obojętnego lub w atmosferze tlen/gaz obojętny. Pomiędzy wszystkimi metodami otrzymywania nanocząstek USPIO można wskazać znaczne różnice w czasie i temperaturze poszczególnych etapów reakcji syntezy, takich jak wzrost nanocząstek lub ich starzenie się. Rozważa się także syntezę i zastosowanie w magnetycznej hipertermii nanocząstek USPIO zawierających również inne metale, takie jak na przykład miedź (S. M. Fotukian, i in. J. Alloys Compd. 2020, 816, 152548), mangan i cynk (A. Bhardwaj, i in. Sci Rep. 2020, 10, 15249), kobalt (C. Pereira, i in. Chem. Mater. 2012, 24, 1496-1504) lub złoto (M R. Abedin, i in. J Nanobiotechnol 2018, 16, 80). Cel, który przyświeca tym badaniom jest związany z poprawą właściwości hipertermicznych nanomateriału, co umożliwiłoby bardziej efektywne niszczenie guzów nowotworowych. Liczne przeglądy literaturowe dotyczące nanocząstek magnetycznych USPIO wskazują, że właściwości magnetyczne nanomateriału zależą nie tylko od składu atomowego (Fe3O4, Fe2O4, a-Fe2O3, y-Fe2O3, i in.), ale również, m. in., od wielkości i kształtu nanocząstek (A. Rajan, N. K. Sahu, J. Nanopart. Res. 2020, 22, 319; S. Laurent, i in. Chem. Rev. 2008, 108, 2064-2110; S. Khizar, i in. ACS Appl. Nano Mater. 2021, 4, 4284-4306; Y. Wang, i in. Mat. Today. Adv. 2020, 8, 100119; H. Etemadi, P. G. Plieger, Advances. Adv. Therap. 2020, 3, 2000061).

Z opisu zgłoszeniowego RU2493857 C1 znany jest sposób przygotowania biologicznie aktywnego układu zdyspergowanego (nanociecz), opartego na nanocząstkach tlenku żelaza(II, III). Sposób obejmuje przygotowanie 3-6% roztworu niskocząsteczkowego poliwinylopirolidonu 8000 ± 2000 (MW), w którym rozpuszczalnik jest cieczą zawierającą 2,75-5,5 g chlorku sodu, 0,21-0,42 g chlorku potasu, 0,25-0,5 g chlorku wapnia, 0,00025-0,005 g chlorku magnezu, 0,115-0,23 g wodorowęglanu sodu oraz wodę. Otrzymany roztwór jest dodawany do mieszaniny proszku nanocząstek tlenku żelaza(II, III) klasy USPIO o wielkościach 5-8 nm, osadzonego na kryształach chlorku sodu. Całość jest mieszana i utrzymywana w temperaturze +60°C przez 2 godziny. Otrzymaną ciecz stopniowo schładza się do temperatury pokojowej (+20°C) z późniejszym oddzieleniem od osadu.

Z opisu zgłoszeniowego KR20130097882 A znany jest sposób wytwarzania skupiska nanocząstek ferrytu. Zgodnie z ujawnionym sposobem 2,0 g węglanu sodu w 30 ml bezwodnika kwasu octowego rozpuszczono w glikolu etylenowym i roztwór mieszano energicznie w temperaturze pokojowej. Następnie do roztworu powoli dodano 1,5 mmola prekursora ferrytu kobaltu lub chlorku niklu i 3,0 mmola (COCI2-6H2O lub N1CI2-6H2) i FeCl3-6H2O. Mieszaninę poddano reakcji przez mieszanie w temperaturze 50°C przez co najmniej 2 godziny z wytworzeniem jednorodnej zawiesiny. Dalej reakcję prowadzono w reaktorze wysokotemperaturowym/wysokiego ciśnienia przez 6 godzin w 200°C, następnie cząstki schłodzono do temperatury pokojowej. Powstałe cząstki zebrano w zewnętrznym polu magnetycznym. Cząstki przemyto dwu- lub trzykrotnie wodą i etanolem, a następnie podgrzewano do 500°C (po 1°C/min) i prowadzono spiekanie przez 3 godziny.

Z opisu patentowego KR101280808 B1 znane są ferrytyczne superparamagnetyczne nanocząstki wykazujące wysoką zdolność nagrzewania indukcji magnetycznej i specyficzną siłę strat w niskim polu magnetycznym i zakresie częstotliwości, nieszkodliwe dla organizmu ludzkiego oraz sposób ich wytwarzania. W ujawnionym sposobie acetyloacetonian żelaza(III) i roztwór surowca w temperaturze pokojowej zawierający co najmniej jeden materiał wybrany z grupy składającej się z Mg, Mn, Ni, Zn i Co jest podgrzewany do 195°C, a następnie utrzymywany w tej samej temperaturze, po czym podgrzewany był do temperatury 200-204°C, a następnie do temperatury 203-210°C. W innym wariancie sposobu acetyloacetonian Fe(III) i roztwór surowca w temperaturze pokojowej zawierający co najmniej jeden materiał wybrany z grupy składającej się z Mg, Mn, Ni, Zn i Co jest podgrzewany przez 25 min do temperatury 120-140°C, a następnie utrzymywany tej samej temperaturze przez 55 do 65 minut. Następnie prowadzone jest ogrzewanie roztworu surowca otrzymanego w etapie wstępnym do temperatury 200 do 210°C przez 18 do 23 minut, a następnie utrzymywany w tej samej temperaturze przez 55-62 minut. Kolejny etap stanowi ogrzewanie przez 6 do 12 minut do temperatury wrzenia rozpuszczalnika, a następnie utrzymywanie roztworu surowca w tej samej temperaturze przez 45 do 55 minut.

Z opisu zgłoszeniowego US20160176722 znany jest sposób wytwarzania nanocząstek magnetytu i ferrytu w jednonaczyniowej syntezie in situ obejmującej etapy: mieszanie azotanu żelaza(III) [Fe(NO3)3] z kwasem tłuszczowym z wytworzeniem mieszaniny; mieszanie rozpuszczalnika z mieszaniną; ogrzewanie mieszaniny rozpuszczalników i utrzymywanie mieszaniny rozpuszczalników w temperaturze pomiędzy 300°C a 320°C; oraz wytrącanie nanocząstek magnetytu i ferrytu; gdzie nanocząstki mają względne odchylenie standardowe średnicy mniejsze lub równe 10%.

Z opisu zgłoszeniowego CN104445437A znany jest sposób wytwarzania magnetycznych nanocząstek tlenku żelaza, który obejmuje następujące etapy dodawania soli Fe²⁺ i Fe³⁺ w stosunku molowym soli Fe²⁺ do soli Fe³⁺ (1,2-1,4) : 2 w destylowanej wodzie, do których dodawany jest glikol polietylenowy. Następnie reakcja jest prowadzona przez 5-10 minut w warunkach ultradźwiękowych w temperaturze 30-50°C w celu uzyskania cieczy reakcyjnej, przeprowadzenie separacji magnetycznej otrzymanej cieczy reakcyjnej za pomocą magnesu, a następnie 3-5 krotne przemycie cieczy reakcyjnej etanolem w celu uzyskania nanocząstek tlenku żelaza. Ujawniony sposób nie wymaga atmosfery azotu, wysokiego ciśnienia ani wysokiej temperatury, a jego zaletą jest jego prostota, zastosowanie łatwo dostępnych surowców oraz możliwość zastosowania w produkcji przemysłowej na dużą skalę.

W stanie techniki znany jest sposób otrzymywania nanocząstek USPIO zawierających magnez (J.-t. Jang i in. Adv. Mater. 2018, 30, 1704362; J.-t. Jang i S. Bae, Appl. Phys. Lett. 2017,1l1, 183703). Autorzy stwierdzili poprawę właściwości magnetycznych tego nanomateriału w porównaniu z USPIO niezawierających magnezu. Wspomniana metoda syntezy ma jednak pewne niedogodności. Po pierwsze, reakcję należy prowadzić w temperaturze wrzenia eteru dibenzylowego (296°C). Wymaga to nie tylko stosowania odpowiedniej aparatury, pozwalającej na osiągnięcie i utrzymanie w czasie (50 min) tej temperatury mieszaniny reakcyjnej, ale również niesie za sobą niebezpieczeństwa związane z możliwością tworzenia wybuchowych mieszanin eteru dibenzylowego z powietrzem podczas długotrwałego ogrzewania w temperaturze wrzenia. Po drugie, reakcję należy prowadzić z zastosowaniem urządzenia pozwalającego na barbotaż mieszaniny reakcyjnej za pomocą mieszaniny Ar/O2 (stosunek objętościowy 1 : 4). Czynność ta wymaga zastosowania odpowiedniej, specjalistycznej aparatury, również mając na uwadze wskazaną przez Autorów wymaganą wartość przepływu tych gazów (100 mL-min^-1).

Podobnie opis zgłoszeniowy EP2377811 A2 ujawnia sposób wytwarzania przetworzonych superparamagnetycznych nanocząstek ferrytu domieszkowanych magnezem o wielkości cząstek 10 nm. Ujawniony sposób obejmuje mieszanie surowca zawierającego acetyloacetonian żelaza(III), magnez i rozpuszczalnik; przeprowadzanie pierwotnej obróbki cieplnej w celu wytworzenia zarodków nanocząstek; oraz przeprowadzenie wtórnej obróbki cieplnej w celu wytworzenia nanocząstek, a następnie płukania, wirowania, suszenia i mielenia nanocząstek. W trakcie pierwszej obróbki cieplnej temperatura mieszaniny była stopniowo podnoszona do wartości 200°C w ciągu 30 minut i utrzymywana na tym poziomie przez kolejne 30 minut. W trakcie drugiej obróbki cieplnej temperaturę mieszaniny stopniowo podnoszono do temperatury topnienia eteru benzylowego, to jest 296°C, w ciągu około 30 minut.

Stan techniki nie wskazuje zatem bezpośrednio jakie warunki procesu należy zastosować w celu ulepszenia właściwości magnetycznych nanocząstek USPIO. Jest to przedmiotem badań powadzonych na całym świecie. Dotyczy to również syntezy nanocząstek magnetycznych USPIO zawierających inne metale. Istnieje zatem potrzeba opracowania nowego sposobu syntezy nanocząstek magnetycznych tlenku żelaza (USPIO) w kierunku dalszej poprawy ich właściwości magnetycznych, a co za tym idzie właściwości hipertermicznych w zmiennym polu magnetycznym, w szczególności mając na uwadze zastosowanie otrzymanych nanomateriałów, między innymi w leczeniu onkologicznym z użyciem magnetycznej hipertermii.

Celem wynalazku jest opracowanie nowego sposobu otrzymywania ultramałych superparamagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowanych magnezem o ulepszonych właściwościach magnetycznych.

Nieoczekiwanie twórcy wynalazku opracowali sposób, w którym ultramałe superparamagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowane magnezem o ulepszonych właściwościach magnetycznych, można łatwo otrzymać stosując łagodniejsze warunki prowadzenia procesu na powietrzu, handlowo dostępne reagenty oraz bez konieczności prowadzenia reakcji w atmosferze argonu lub Ar/O2.

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania ultramałych superparamagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowanych magnezem o ulepszonych właściwościach magnetycznych, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy:

a) mieszanie acetyloacetonianu żelaza(III), czterowodnego octanu magnezu, eteru dibenzylowego oraz kwasu oleinowego w temperaturze pokojowej;

b) doprowadzenie mieszaniny uzyskanej etapie a) do temperatury 190-200°C w ciągu 25-30 min;

c) ogrzewanie mieszaniny przez 50 min. w temperaturze 190-200°C;

d) ogrzewanie mieszaniny przez 80 min. w temperaturze 230-235°C;

e) schłodzenie mieszaniny do temperatury pokojowej i jej przemywanie;

f) oddzielanie nanocząstek za pomocą magnesu;

g) stabilizowanie oczyszczonych nanocząstek stabilizatorem, którym jest metoksy-poli(glikol etylenowy)-silan (mPEG-silan);

przy czym, etapy a-g) prowadzone są w atmosferze, którą stanowi powietrze.

Wynalazek dostarcza następujących korzyści:

• Prowadzenie reakcji w łagodniejszych warunkach niż wskazywane przez literaturę: ograniczenie kosztów i energochłonności;

• Sposób syntezy według wynalazku prowadzony jest na powietrzu, a zatem brak jest konieczności stosowania skomplikowanej aparatury do generowania Ar/O2;

• Brak konieczności prowadzenia syntezy w warunkach gazu obojętnego;

• Prostota stosowanej aparatury badawczej - brak wymogu stosowania specjalistycznej aparatury, co zmniejsza koszt procesu;

• Poprawa właściwości użytkowych nanomateriału, w tym właściwości magnetycznych nanocząstek uzyskanych sposobem według wynalazku;

• Korzystne właściwości użytkowe uzyskanych nanocząstek (np. poprawione właściwości magnetyczne i hipertermiczne w zmiennym polu magnetycznym);

• Nanocząstki wytworzone sposobem według wynalazku mogą znaleźć zastosowanie w nanomedycynie, a w szczególności w leczeniu onkologicznym z użyciem magnetycznej hipertermii.

Szczegółowy opis wynalazku:

Opisy wykonań wynalazku w niniejszym zgłoszeniu są podane w formie przykładu i nie mają na celu ograniczenia zakresu wynalazku. Opisane wykonania obejmują różne cechy, z których nie wszystkie są wymagane we wszystkich wykonaniach wynalazku. Niektóre wykonania wykorzystują tylko niektóre z cech lub możliwe kombinacje cech. Opisane warianty wykonań wynalazku oraz wykonania wynalazku obejmujące różne kombinacje cech wymienionych w opisanych wykonaniach, przyjdą na myśl znawcy w dziedzinie. Natomiast zakres wynalazku jest ograniczony jedynie przez zastrzeżenia.

Ponadto w rozumieniu niniejszego opisu frazę „w wykonaniu” oraz „w niektórych wykonaniach” należy rozumieć jako w jednym lub więcej wykonań. Ponadto cechy występujące w poszczególnych wykonaniach mogą być ze sobą łączone.

PL 247933 BI

W pierwszym aspekcie wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania ultramałych superparamagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(lll) (USPIO) domieszkowanych magnezem charakteryzujących się ulepszonymi właściwościami magnetycznymi i hipertermicznymi w zmiennym polu magnetycznym.

W jednym wykonaniu sposobu według wynalazku reakcję prowadzi się na powietrzu. W kolbie umieszcza się acetyloacetonian żelaza(lll) oraz czterowodny octan magnezu. Po dodaniu eteru dibenzylowego i kwasu oleinowego mieszaninę miesza się w temperaturze pokojowej przez 15 minut. W ciągu 30 minut mieszaninę doprowadza się do temperatury 200°C i prowadzi ogrzewanie w temperaturze 200°C przez 50 minut. Następnie, temperaturę mieszaniny reakcyjnej szybko (tj. w ciągu około 5 minut) podnosi się do temperatury 230°C i dalej prowadzi się proces w tej temperaturze przez 80 minut. Po ochłodzeniu mieszaniny do temperatury pokojowej przeprowadza się płukanie.

W innym wykonaniu mieszaninę doprowadza się do temperatury 190°C w ciągu 25 minut, a następnie prowadzi się ogrzewanie w tej temperaturze przez 50 minut. W następnym etapie temperatura mieszaniny reakcyjnej jest szybko (tj. w ciągu około 5 minut) podnoszona do temperatury 235°C i dalej prowadzi się proces w tej temperaturze przez 80 minut. Po ochłodzeniu mieszaniny do temperatury pokojowej przeprowadza się płukanie.

W jednym wykonaniu prowadzi się kilkukrotne płukanie etanolem, a uzyskany osad się odwirowuje. Po usunięciu supernatantu po ostatnim przemyciu, uzyskany osad zalewa się mieszaniną etanolu, kwasu oleinowego i amoniaku i wytrząsa się w temperaturze pokojowej przez 2 godziny. Osad oddziela się od supernatantu za pomocą magnesu i przemywa acetonem. Do uzyskanego osadu dodaje się toluen, wytrząsa przez 10 minut i następnie dodaje się trietyloaminę oraz mPEG-silan (metoksy-poli(glikol etylenowy)silan). Mieszaninę miesza się przy użyciu mieszadła magnetycznego w 80°C przez 24 godziny. Osad oddziela się od supernatantu magnesem, następnie przemywa się go toluenem, etanolem i wodą uzyskując ultramałe superparamagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(lII) (USPIO) domieszkowane magnezem o ulepszonych właściwościach magnetycznych.

W kolejnym aspekcie wynalazek dotyczy ultramałych supermagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(lll) (USPIO) domieszkowanych magnezem, które zostały wytworzone sposobem według wynalazku, których średni rozmiar wynosi 27-28 nm, maksymalna magnetyzacja na podstawie rejestracji pętli histerezy wynosi 65 emu/g.

W jednym wykonaniu uzyskane sposobem według wynalazku ultramałe supermagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(lll) (USPIO) domieszkowane magnezem według wynalazku charakteryzują się następującymi właściwościami:

FT-IR(KBr): v = 570 (s), 940 (w), 1105 (m), 1250 (w), 1350 (w), 1410 (w), 1525 (w), 1620 (w) cm'¹

FT-Raman: Raman Shift = 618, 740 cm'¹

Średni rozmiar cząstek (na podstawie TEM): 28 nm

Średni rozmiar cząstek (na podstawie XRD): 27 nm

Dyfraktogram proszkowy (XRD): 29 = 220, 311, 400, 422, 511,440 deg

Skład pierwiastkowy (na podstawie EDS) przedstawiono w Tabeli 1:

Składnik	Zawartość % masowe	Zawartość % atomowe
C	11.32	22.23
N	0.72	1.08
O	37.20	54.93
Mg	0.09	0.08
Si	0.53	0.45
Cl	0.09	0.06
Fc	50.05	21.17

Maksymalna magnetyzacja (na podstawie rejestracji pętli histerezy): 65 emu/g

Hipertermia magnetyczna: C = 3 mg/ml, Tmax= 92°C, H = 23 mT, f = 109,96 kHz, tmax = 15,8 min.

W jednym wykonaniu ultramałe supermagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(lll) (USPIO) domieszkowane magnezem, poddane w wodnej zawiesinie (3 mg/ml) działaniu zmiennego pola magnetycznego o wartości 23 mT i częstotliwości 109,96 kHz, osiągają w ciągu 15,8 minut maksymalną hipertermię magnetyczną wynoszącą 92°C. Temperatura ablacyjna (43,5°C) jest osiągana w pierwszej minucie magnetyzacji.

Wynalazek przedstawiono w poniższych nieograniczających przykładach wykonania.

Przykład 1

Reakcję prowadzi się na powietrzu. W kolbie umieszcza się acetyloacetonian żelaza(III) (2,0 mmol) oraz czterowodny octan magnezu (0,13 mmol). Po dodaniu eteru dibenzylowego (20 mL) i kwasu oleinowego (1,2 mmol) mieszaninę miesza się w temperaturze pokojowej przez 15 minut. W ciągu 30 minut mieszaninę doprowadza się do temperatury 200°C i prowadzi ogrzewanie w temperaturze 200°C przez 50 minut. Następnie, temperaturę mieszaniny reakcyjnej szybko podnosi się do 230°C i dalej prowadzi proces w tej temperaturze przez 80 minut. Po ochłodzeniu mieszaniny do temperatury pokojowej dodaje się etanol (70 mL). Uzyskany osad odwirowuje się (5000 rpm, 25 min) i przemywa kilkukrotnie etanolem. Po usunięciu supernatantu po ostatnim przemyciu, uzyskany osad zalewa się mieszaniną etanolu (20 mL), kwasu oleinowego (6 mL) i amoniaku (1,5 mL) i wytrząsa się (500 rpm) w temperaturze pokojowej przez 2 godziny. Osad oddziela się od supernatantu za pomocą magnesu i przemywa acetonem. Do uzyskanego osadu dodaje się toluen (15 mL), wytrząsa przez 10 minut i następnie dodaje się trietyloaminę (8 mL) oraz mPEG-silane (550 Da; 1 mL). Mieszaninę miesza się za pomocą mieszadła magnetycznego w temperaturze 80°C przez 24 godziny. Osad oddziela się od supernatantu za pomocą magnesu, przemywa toluenem, etanolem i wodą uzyskując ultramałe superparamagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowane magnezem o ulepszonych właściwościach magnetycznych.

Przykład 2

Reakcję prowadzi się na powietrzu. W kolbie umieszcza się acetyloacetonian żelaza(III) (2,0 mmol) oraz czterowodny octan magnezu (0,13 mmol). Po dodaniu eteru dibenzylowego (20 mL) i kwasu oleinowego (1,2 mmol) mieszaninę miesza się w temperaturze pokojowej przez 15 minut. W ciągu 25 minut mieszaninę doprowadza się do temperatury 190°C i prowadzi ogrzewanie w temperaturze 190°C przez 50 minut. Następnie, temperaturę mieszaniny reakcyjnej szybko podnosi się do 235°C i dalej prowadzi proces w tej temperaturze przez 80 minut. Po ochłodzeniu mieszaniny do temperatury pokojowej dodaje się etanol (70 mL). Uzyskany osad odwirowuje się (5000 rpm, 25 min) i przemywa kilkukrotnie etanolem. Po usunięciu supernatantu po ostatnim przemyciu, uzyskany osad zalewa się mieszaniną etanolu (20 mL), kwasu oleinowego (6 mL) i amoniaku (1,5 mL) i wytrząsa się (500 rpm) w temperaturze pokojowej przez 2 godziny. Osad oddziela się od supernatantu za pomocą magnesu i przemywa acetonem. Do uzyskanego osadu dodaje się toluen (15 mL), wytrząsa przez 10 minut i następnie dodaje się trietyloaminę (8 mL) oraz mPEG-silane (550 Da; 1 mL). Mieszaninę miesza się za pomocą mieszadła magnetycznego w temperaturze 80°C przez 24 godziny. Osad oddziela się od supernatantu za pomocą magnesu, przemywa toluenem, etanolem i wodą uzyskując ultramałe superparamagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowane magnezem o ulepszonych właściwościach magnetycznych.

Przykład 3

Ultramałe supermagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowane magnezem zostały wytworzone sposobem według przykładu 1. W tym przykładzie wykonania supermagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowane magnezem charakteryzują się następującymi właściwościami:

FT-IR (KBr): ν = 570 (s), 940 (w), 1105 (m), 1250 (w), 1350 (w), 1410 (w), 1525 (w), 1620 (w) cm^-1FT-Raman: Raman shift = 618, 740 cm^-1

Średni rozmiar cząstek (na podstawie TEM): 28 nm

Średni rozmiar cząstek (na podstawie XRD): 27 nm

Dyfraktogram proszkowy (XRD): 2Θ = 220, 311, 400, 422, 511, 440 deg

Skład pierwiastkowy (na podstawie EDS) przedstawiono w Tabeli 1.

Maksymalna magnetyzacja (na podstawie rejestracji pętli histerezy): 65 emu/g

Hipertermia magnetyczna: C = 3 mg/ml, Tmax = 92°C, H = 23 mT, f = 109,96 kHz, tmax = 15,8 min. Ultramałe supermagnetyczne nanocząstki gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowane magnezem poddane w wodnej zawiesinie (3 mg/ml) działaniu zmiennego pola magnetycznego o wartości 23 mT i częstotliwości 109,96 kHz osiągają w ciągu 15,8 minut maksymalną hipertermię magnetyczną wynoszącą 92°C. Temperatura ablacyjna (43,5°C) jest osiągana w pierwszej minucie magnetyzacji.

Claims

1. Sposób otrzymywania ultramałych superparamagnetycznych nanocząstek gamma-tlenku żelaza(III) (USPIO) domieszkowanych magnezem, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy:

a) mieszanie acetyloacetonianu żelaza (III), czterowodnego octanu magnezu, eteru dibenzylowego oraz kwasu oleinowego w temperaturze pokojowej;

b) doprowadzenie mieszaniny uzyskanej w etapie a) do temperatury 190-200°C w ciągu 25-30 min;

c) ogrzewanie mieszaniny przez 50 min. w 190-200°C;

d) ogrzewanie mieszaniny przez 80 min. w 230-235°C;

e) schłodzenie mieszaniny do temperatury pokojowej i jej przemywanie;

f) oddzielanie nanocząstek za pomocą magnesu;

g) stabilizacja oczyszczonych nanocząstek stabilizatorem, którym jest metoksy-poli(glikol etylenowy)silan mPEG-silan;

przy czym, etapy a-g) prowadzone są w atmosferze, którą stanowi powietrze.