Магніточутливий нанокомпозитний матеріал

Реферат: Магніточутливий нанокомпозитний матеріал містить залізовмісний компонент - залізо та борат гадолінію. Як залізовмісний компонент - містить магнетит, а як борат гадолінію беруть суміш гадоліній ортоборату і тетраборат гадолінію, та додатково як стабілізатор поліетиленгліколь. UA 91476 U (54) МАГНІТОЧУТЛИВИЙ НАНОКОМПОЗИТНИЙ МАТЕРІАЛ UA 91476 U UA 91476 U 5 Корисна модель належить до магніточутливих матеріалів, які можуть бути використані для нейтронозахватної терапії онкозахворювань. Нейтронозахватна терапія - сучасна бінарна променева терапія онкозахворювань, яка селективно руйнує патологічні тканини за рахунок енергії реакцій захвату нейтронів атомними 157 10 ядрами, зокрема ізотопів Gd, B. Нейтронозахватну терапію застосовують для лікування неоперабельних форм пухлин головного мозку, медикаментозно-стійких та фотонно-стійких злоякісних новоутворень різних локалізацій. Ізотопи Gd та В знаходяться у складі хімічних сполук - нейтронозахватних агентів, що мають властивість селективно накопичуватись у патологічних тканинах. 10 Ізотоп 3 H Li 10 B 147 Sm 155 Gd 157 Gd 235 U 6 15 20 25 30 35 40 Перетин захоплення нейтрона (σ, барн) 5333 941 3838 40140 60900 255000 681 Реакція захоплення нейтрона n, р n, ά n, ά n, γ n, γ n, γ n, f Відомий магніточутливий нанокомпозитний матеріал (Патент РФ № 2088534 МПК B01J 20/06, 1997 р, ) містить оксид заліза. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналога є залізовмісний компонент. Причини, що перешкоджають аналогу одержання технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є неможливість захоплення теплових нейтронів і тим самим неможливість використання для нейтронозахватної терапії. 7 Відомий магніточутливий нанокомпозитний матеріал (Патент РФ №2465663, МПК BO1J 20/10, 2011 p.), найбільш близький аналог, який містить залізовмісний компонент - залізо та борат гадолінію. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналога є оксид заліза та борат гадолінію. Причини, що перешкоджають одержанню технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є неможливість використання для нейтронозахватної терапії та доставки до злоякісної пухлини. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити такий магніточутливий нанокомпозитний матеріал, який би в результаті наявності компонентів, які заявляються, розширив би його функціональні можливості, тобто проявляв би властивості нейтронозахватного агента, магнітокерованного агента його доставки до пухлини. Поставлена задача вирішується тим, що магніточутливий нанокомпозитний матеріал, що містить залізо, гадоліній та боровмісні компоненти, згідно з корисною моделлю, містить, як залізовмісний компонент, магнетит, а як борат гадолінію беруть суміш гадоліній ортоборату і тетраборат гадолінію та додатково як стабілізатор - поліетиленгліколь при наступному співвідношенні компонентів, у мас. %: магнетит 55-64 суміш боратів гадолінію 32-38 поліетиленгліколь 4-7. За рахунок використання компонентів, які нами заявляються, розширюються функціональні можливості, тобто проявляються властивості нейтронозахватного агента, магнітокерованного агента, його доставки до пухлини та сцинтилятора. Для одержання магніточутливого нанокомпозитного матеріалу використовували наступні реагенти: солі заліза:сульфат заліза (II) ГОСТ 4148-78 хлорид заліза (III) ГОСТ 4147-74 гідроксид амонію (25 %) ГОСТ 9-92 сульфат гадолінію Merck Schuchardtohg (Германія) тетраборат натрію ГОСТ 8429-77 поліетиленгліколь (ПЕГ) Merck Schuchardtohg (Германія) вода дистильована ТУ 6-09-688-63. Магніточутливий нанокомпозитний матеріал робили наступним чином. 1 UA 91476 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Спочатку синтезували магнетит шляхом співосадження солей дво- та тривалентного заліза водним розчином аміаку згідно з реакцією: 3+ 2+ + 2Fe + Fe + 8NH3+4Н2О  Fe3O4+8NH4 . Використовували фракцію частинок магнетиту розміром 10-30 нм. Далі необхідну кількість солей розчиняли у необхідній кількості дистильованої води. Профільтрований розчин додавали поступово до надлишку гідроксиду амонію. Одержаний золь осаджували в магнітному полі, промивали дистильованою водою. Далі до необхідної кількості одержаного магнетиту додавали необхідну кількість сульфату гадолінію та ПЕГ, ретельно перемішували півгодини при нагріванні до 80 °C, після чого додавали необхідну кількість розчину тетраборату натрію. Знову ретельно перемішували при нагріванні півгодини, декантували за допомогою постійного магніту та сушили на повітрі. Магніточутливий нанокомпозитний матеріал досліджували наступним чином. Електронну структуру наночастинок досліджували на електронному спектрометрі ЕС-2402 з -7 енергоаналізатором PHOIBOS-100 SPECS (E MgKα=1253,6 еВ; Р = 200 Вт; р = 2-10 Па). Спектрометр оснащений іонною гарматою IQE-11/35 і джерелом повільних електронів FG-15/40 для компенсації зарядів поверхні діелектриків. Спектри Fe2p3/2-, Gd4d-, B1s-рівнів розкладали на компоненти. Розкладання проводили методом Гаусса-Ньютона. Площа компонент визначали після вирахування фону за методом Ширлі. Рентгенофазовий аналіз (РФА) зразків магнетиту проводили на дифрактометрі ДРОН-4-07 з використанням мідного випромінювання анода та Ni-фільтра у відбитих променях і фокусуванням рентгенівських променів за Брегом-Брентано. Аналіз рентгенограм проводили за формулою Вульфа-Брега: n  2dsin , де  - довжина хвилі; n - порядок дифракції (ціле число); d - міжплощинна відстань;  - кут ковзання. Ідентифікацію зразків проводили за стандартними таблицями. Обробку дифрактограм, корекцію базової лінії (співвідношення сигнал/фон), віднесення рефлексів та визначення розмірів кристалів за експериментальними дифрактограмами проводили з використанням бази АСТМ. Середній розмір кристалітів Fe3О4 визначали за збільшенням ширини найбільш інтенсивної лінії (311) відносно до інструментальної за рівнянням Шерера d  k /  cos  з використанням методу апроксимації профілю лінії з урахуванням її дублетності за автоматизованою методикою. Атомно-емісійну спектрометрію з індуктивно-зв'язаною плазмою проводили на високошвидкісному атомно-емісійному спектрометрі з індуктивно-зв'язаною плазмою SHIMADZU ICPE-9000. Температуру спектрометра підтримували з точністю ±0,10 °C. Тиск усередині спектрометра не більше 10 Па. Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами виконання. Приклад 1. У колбу об'ємом 100 мл додавали 0,05 М сульфату заліза та 0,1 М хлориду заліза, потім додавали 47 мл дистильованої води та перемішували. Отриманий розчин фільтрували та додавали поступово до надлишку гідроксиду амонію. Одержаний золь осаджували в магнітному полі, промивали дистильованою водою. Далі 15 мл розчину сульфату гадолінію (С=0,02 г/мл) додавали до 0,7 суспензії магнетиту в 10 мл води. До розчину додавали 0,1 г ПЕГ. Перемішували 30 хв. при нагріванні до 80 °C, після чого порціями доливали розчин тетраборату натрію (15 мл, 0,19 г). розчин додатково перемішували при нагріванні 30 хв., після чого декантували за допомогою магніту. Сушили на повітрі при 110 °C. Поставлена задача вирішується (див. приклад 1 таблиці) Приклади 2-3. Робили так, як описано у прикладі 1, змінюючи тільки вміст компонентів. Поставлена задача вирішується (див. приклади 2-3 таблиці). Приклад 4. Робили так, як описано у прикладі 1. Якщо вміст магнетиту, суміші боратів гадолінію та ПЕГ нижче меж, які нами заявляються, задача не вирішується, тому що не проявляються магнітні властивості матеріалу (див. приклад 4 таблиці). Приклад 5. Робили так, як описано у прикладі 1. Вміст компонентів вище меж, які заявляються, недоречно, задача не вирішується, тому, що (див. приклад 5таблиці). Приклад 6 - аналог. В. таблиці наведений наступний вміст компонентів у мас. %: залізовмісний компонент залізо 70-99,9 борат гадолінію 30-0,1 2 UA 91476 U 5 Таким чином, магніточутливий нанокомпозитний матеріал, який нами заявляється, дозволяє, не погіршуючи його магнітні властивості, розширити функціональні можливості, тобто поєднання функції нейтронозахватного агента, сцинтилятора та магнітокерованого агента доставки до пухлини. Вміст та показники магніточутливого нанокомпозитного матеріалу Таблиця Вміст та показники магніточутливого нанокомпозитного матеріалу Вміст магніточутливого нанокомпозитного матеріалу, мас. % №№ прикладу суміш боратів магнетит ПЕГ гадолінію 1. 55 38 7 2. 59,5 35 5,5 3. 64 32 4 4. 40 53 7 5. 80 15 5 оксид заліза 70- борат гадолінію 6.-прототип 99,9 30-0,1 Розмір Намагніченість частинок насичення 12 11 10,5 11 10,5 30 35 40 24 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Магніточутливий нанокомпозитний матеріал, що містить залізовмісний компонент - залізо та борат гадолінію, який відрізняється тим, що він містить як залізовмісний компонент - магнетит, а як борат гадолінію беруть суміш гадоліній ортоборату і тетраборат гадолінію, та додатково як стабілізатор - поліетиленгліколь при наступному співвідношенні компонентів, у мас. %: магнетит 55-64 суміш боратів гадолінію 32-38 поліетиленгліколь 4-7. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3