Síntesis de nanopartículas de óxido de hierro por ablación láser en medio acuoso

Abstract

Actualmente, el diseño y síntesis de materiales en la escala de los nanómetros para aplicaciones biomédicas es de gran interés debido a sus características comparadas con las del mismo material en bulk. Entonces el estudio de estas características, así como la producción de dichos nanomateriales, constituye un área importante de estudio que no ha sido completamente investigado para la posible aplicación en este campo. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue producir muestras con nanopartículas de hierro por ablación láser en líquidos, con potenciales aplicaciones biomédicas y en el área de la hipertermia magnética. Para encontrar las condiciones experimentales que permitieran la producción de las nanopartículas, se realizaron experimentos a temperatura ambiente con un blanco de hierro puro (99,99% de pureza), cada muestra fue tomada durante 5 minutos de ablación láser en 10mL de agua Milli-Q a 90mJ, 173mJ, 279mJ y 370mJ respectivamente. La morfología de estas nanopartículas se determinó mediante las técnicas de dispersión dinámica de luz (DLS) y microscopía electrónica de transmisión por dispersión (STEM), confirmando que el tamaño de las partículas era del orden de nanómetros. También se observó una gran influencia de la potencia del láser en el tamaño de las partículas, provocada por la competencia entre la energía y la temperatura. La composición se determinó mediante difracción de rayos X y espectroscopía Raman, mostrando la presencia de magnetita, maghemita y hematita. Las mediciones de hipertermia mostraron que el aumento de temperatura de las nanopartículas (NPs) de óxido de hierro no se vio muy influenciado por el cambio de energía, la capacidad de calentamiento de las NPs magnéticas se cuantifica por la tasa de absorción específica (SAR), que tiende a disminuir al aumentar la energía, lo que indica una dependencia de estos valores de la concentración de nanopartículas. (Texto tomado de la fuente)

Currently, the design and synthesis of materials on the nanometer scale for biomedical applications is of great interest due to its characteristics compared to those of the same material in bulk. The study of these characteristics, as well as the production of said nanomaterials, constitutes an important area of study that has not been fully investigated for possible application in this field. Therefore, the objective of this work was to produce samples with iron nanoparticles by laser ablation in liquids, with potential biomedical applications and in the area of magnetic hyperthermia. To find the experimental conditions that would allow the production of the nanoparticles, experiments were carried out at room temperature with a pure iron blank (99.99% purity), each sample was taken during 5 minutes of laser ablation in 10mL of Milli- water. Q at 90mJ, 173mJ, 279mJ and 370mJ respectively. The morphology of these nanoparticles was determined using dynamic light scattering (DLS) and transmission scattering electron microscopy (STEM) techniques, confirming that the size of the particles was on the order of nanometers. A large influence of laser power on particle size was also observed, caused by competition between energy and temperature. The composition was determined by X-ray diffraction and Raman spectroscopy, showing the presence of magnetite, maghemite and hematite. Hyperthermia measurements showed that the increase in temperature of iron oxide nanoparticles (NPs) was not greatly influenced by the energy change, the heating capacity of magnetic NPs is quantified by the specific absorption rate (SAR), which tends to decrease with increasing energy, indicating a dependence of these values on the concentration of nanoparticles.