Relaxivita magnetických nanočástic

Abstract

Magnetické nanočástice nacházejí široké využití v medicíně zejména jako kontrastní látky pro T1- a T2-vážené obrazy při zobrazování magnetickou rezonancí (MRI). Schopnost kontrastní látky ovlivnit rychlost relaxace protonů v tkáni popisuje její relaxivita. Náplní předkládané bakalářské práce je charakterizace fyzikálních vlastností vzorků nanočástic ε-Fe2O3 obalených amorfním SiO2, především určení jejich relaxivit v závislosti na vnějším magnetickém poli, teplotě a tloušťce obalu SiO2. Ze snímků TEM byla získána distribuce velikostí nanočástic s mediánem ~ 20 nm s tloušťkou obalu ~4; 8; 12; 19 nm. Z XRD byly určeny mřížové parametry a stanoven obsah příměsi α-Fe2O3 ˂ 2%, z Mössbauerovy spektroskopie byly vyhodnoceny hyperjemné parametry, na jejichž základě byl vyloučen vliv obalení na magnetické vlastnosti nanočástic. Z magnetických měření byl stanoven podíl ε-Fe2O3 a SiO2 ve vzorcích. Z obalených vzorků nanočástic byly namíchány vodné suspenze různých koncentrací, u nichž byly metodami NMR v různých magnetických polích změřeny relaxivity r1, r2. Na vybrané suspenzi byla změřena teplotní závislost relaxivit v polích 0,47 T a 11,75 T. Polní a teplotní závislosti relaxivit odpovídají teoretickým modelům. Relaxivity r2 zkoumaných vzorků jsou všeobecně nižší než u komerčních superparamagnetických...

Magnetic nanoparticles have found broad applications in medicine, in particular as contrast agents for T1- and T2-weighted magnetic resonance imaging (MRI). The ability of a contrast agent to influence the proton relaxation rate in a tissue is described by its relaxivity. In the submitted bachelor thesis we characterise physical properties of samples of ε-Fe2O3 nanoparticles coated with amorphous silica (SiO2), particularly with the aim to determine the dependences of their relaxivities on the magnetic field, temperature and thickness of silica coating. The distribution of the particle sizes was derived from the TEM pictures giving the median ~ 20 nm and the thickness of the silica coating ~4; 8; 13; 19 nm. The lattice parameters and presence of ˂ 2% admixtures of α phase were ascertained by XRD analysis; hyperfine parameters obtained by Mössbauer spectroscopy indicate no change of magnetic properties of the particles by silica coating. The relative amount of ε-Fe2O3 and SiO2 in the samples was specified from the magnetic measurements. Aqueous suspensions of different concentrations of coated nanoparticles were prepared, and their relaxivities r1, r2 were measured in different magnetic fields. Temperature dependence of relaxivities of a chosen sample was obtained in fields 0.47 T and 11.75 T....