Nanoparticelle magnetiche

Le nanoparticelle magnetiche sono una classe di nanoparticelle che possono essere manipolate usando il campo magnetico.Tali particelle di solito sono costituite di elementi magnetici come ferro, nichel e cobalto e loro composti chimici. Fra queste, particolare importanza hanno assunto le nanoparticelle SPIONs (Super Paramagnetic Iron Oxide Nanoparticles), costituite da ossidi di ferro come Fe₃O₄ (magnetite) o γ-Fe₂O₃ (maghemite). Queste particelle sono state recentemente al centro di molte ricerche a causa delle loro proprietà di attrazione che potrebbero vedere il loro uso potenziale nella catalisi ^[1], in biomedicina ^[2], nell'imaging a risonanza magnetica ^[3], nell'immagazzinamento dati ^[4] e nel risanamento ambientale ^[5].

Proprietà

Le proprietà fisiche e chimiche delle nanoparticelle magnetiche in gran parte dipendono dal metodo di sintesi e dalla struttura chimica. Nella maggior parte dei casi, le dimensioni delle particelle variano tra 1 e 100 nm e possono mostrare superparamagnetismo ^[6].

Sintesi

I metodi stabiliti per la sintesi di nanoparticelle magnetiche comprendono:

Co-precipitazione

La co-precipitazione è un modo facile e conveniente di sintetizzare gli ossidi di ferro (o Fe₃O₄ o γ-Fe₂O₃) da soluzioni acquose di sali di Fe²⁺/Fe³⁺ tramite l'aggiunta di una base in un ambiente inerte a temperatura ambiente o ad elevata temperatura. La dimensione, la forma e la composizione delle nanoparticelle magnetiche dipendono moltissimo dal tipo di sali utilizzati (per es. cloruri, solfati, nitrati), dal rapporto Fe²⁺/Fe³⁺, dalla temperatura di reazione, dal valore del pH e dalla forza ionica dei mezzi. ^[6]

Decomposizione termica

I nanocristalli magnetici monodispersi di dimensioni minori possono essere sintetizzati essenzialmente attraverso la decomposizione termica di composti organometallici in solventi organici ad alta ebollizione contenenti tensioattivi stabilizzanti ^[6].

Microemulsione

Usando la tecnica della microemulsione, sono stati sintetizzati cobalto metallico, leghe cobalto/platino e nanoparticelle di cobalto/platino ricoperte d'oro nelle micelle inverse (reverse) di bromuro cetiltrimetilammonio, usando 1-butanolo come co-tensioattivo e l'ottano come fase oleosa (oil). ^[6]

Applicazioni

Una vasta varietà di applicazioni considerate per questa classe di particelle comprendono:

Diagnostica e trattamenti in medicina

Le nanoparticelle magnetiche sono utilizzate in un trattamento sperimentale del cancro chiamato ipertermia magnetica per il fatto che le nanoparticelle utilizzate si riscaldano quando vengono immesse in un campo magnetico alternato.

Un altro potenziale trattamento del cancro comprende il collegamento di nanoparticelle magnetiche alle cellule tumorali che fluttueranno così liberamente, permettendo loro di essere catturate e portate fuori dal corpo. Il trattamento è stato testato su topi di laboratorio e sarà esaminato negli studi di sopravvivenza. ^[7]^[8]

Immuno-analisi magnetica

L'immuno-analisi magnetica ^[9] (MIA) è un nuovo tipo di analisi immunologica diagnostica che utilizza granuli (beads) magnetici come traccianti (labels) in luogo dei convenzionali enzimi, radioisotopi o mezzi (moieties) fluorescenti.

Note

^ (EN) A.-H. Lu, W. Schmidt, N. Matoussevitch;, H. Bönnemann, B. Spliethoff, B. Tesche, E. Bill, W. Kiefer e F. Schüth, Nanoengineering of a Magnetically Separable Hydrogenation Catalyst, in Angewandte Chemie International Edition, vol. 43, n. 33, agosto 2004, pp. 4303–4306, DOI:10.1002/anie.200454222.
^ (EN) A. K. Gupta, M. Gupta, Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications, in Biomaterials, vol. 26, n. 18, giugno 2005, pp. 3995–4021, DOI:10.1016/j.biomaterials.2004.10.012.
^ S. Mornet, S. Vasseur, F. Grasset, P. Verveka, G. Goglio, A. Demourgues, J. Portier, E. Pollert, E. Duguet, Prog. Solid StateChem. 2006, 34, 237.
^ T. Hyeon, Chem. Commun. 2003, 927
^ D. W. Elliott, W.-X. Zhang, Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 4922.
^ ^a ^b ^c ^d A.-H. Lu, E. L. Salabas and F. Schüth, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46,1222–1244
^ (EN) Scarberry K.E., Dickerson E.B.; McDonald J.F.; Zhang Z.J., Magnetic Nanoparticle-Peptide Conjugates for in Vitro and in Vivo Targeting and Extraction of Cancer Cells, in Journal of the American Chemical Society, vol. 130, luglio 2008, pp. 10258–62, DOI:10.1021/ja801969b, PMID 18611005.
^ (EN) Newswise, Using Magnetic Nanoparticles to Combat Cancer, su newswise.com. URL consultato il 17 luglio 2008.
^ Magnetic immunoassays: A new paradigm in POCT Archiviato il 30 agosto 2008 in Internet Archive. IVDt, July/August 2008.

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[1] (EN) A.-H. Lu, W. Schmidt, N. Matoussevitch;, H. Bönnemann, B. Spliethoff, B. Tesche, E. Bill, W. Kiefer e F. Schüth, Nanoengineering of a Magnetically Separable Hydrogenation Catalyst, in Angewandte Chemie International Edition, vol. 43, n. 33, agosto 2004, pp. 4303–4306, DOI:10.1002/anie.200454222.

[2] (EN) A. K. Gupta, M. Gupta, Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications, in Biomaterials, vol. 26, n. 18, giugno 2005, pp. 3995–4021, DOI:10.1016/j.biomaterials.2004.10.012.

[3] S. Mornet, S. Vasseur, F. Grasset, P. Verveka, G. Goglio, A. Demourgues, J. Portier, E. Pollert, E. Duguet, Prog. Solid StateChem. 2006, 34, 237.

[4] T. Hyeon, Chem. Commun. 2003, 927

[5] D. W. Elliott, W.-X. Zhang, Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 4922.

[Angew.chem.2007-6] A.-H. Lu, E. L. Salabas and F. Schüth, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46,1222–1244

[7] (EN) Scarberry K.E., Dickerson E.B.; McDonald J.F.; Zhang Z.J., Magnetic Nanoparticle-Peptide Conjugates for in Vitro and in Vivo Targeting and Extraction of Cancer Cells, in Journal of the American Chemical Society, vol. 130, luglio 2008, pp. 10258–62, DOI:10.1021/ja801969b, PMID 18611005.

[8] (EN) Newswise, Using Magnetic Nanoparticles to Combat Cancer, su newswise.com. URL consultato il 17 luglio 2008.

[9] Magnetic immunoassays: A new paradigm in POCT Archiviato il 30 agosto 2008 in Internet Archive. IVDt, July/August 2008.

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