Спосіб одержання магніточутливого нанокомпозитного матеріалу

Реферат: Спосіб одержання нанокомпозитного матеріалу включає синтез магнетиту шляхом змішуванням розчинів солей дво- та тривалентного заліза. Потім здійснюють стабілізацію олеатом натрію, додають розчин аміаку, фільтрують, висушують за кімнатної температури та здійснюють обробку магнетиту шляхом модифікації гадолінійвмісною сполукою. Додатково ведуть обробку стабілізуючим агентом. При цьому модифікацію ведуть за температурою 75-85 °C при рН 8,5-10 розчинів, а як гадолінійвмісну сполуку використовують нітрат гадолінію, а як стабілізуючий агент - поліетиленгліколь. UA 92784 U (12) UA 92784 U UA 92784 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до способів одержання магніточутливих нанокомпозитних матеріалів, які можуть бути використані у медицині для лікування онкозахворювань. Виникла необхідність при лікуванні онкозахворювань знизити дозу токсичних хімічних препаратів для людини, наприклад таких, як цитостатик. Гадоліній, не зв'язаний у комплекси, є нефротоксичним і тому використання комплексів сполук гадолінію, де є малі дози гадолінію, приводить до затримки росту пухлини у кілька разів та дозволяє проводити термодеструкцію онкоклітин, при цьому не пошкоджуючи здорові тканини. Відомий спосіб одержання магніточутливого нанокомпозитного матеріалу [див. заявку на 7 патент Росії 2006136148 МПК А61К 47/00, 2008 р.], що включає синтез магнетиту та його обробку шляхом модифікації гадолінійвмісною сполукою. Спільними ознаками корисної моделі та аналога є синтез магнетиту та обробка шляхом модифікації гадолінійвмісною сполукою. Недоліки аналога - це недостатня стабілізація, тобто значно високий ступінь агрегації частинок магнетиту при введені його у русло крові, недостатньо високі питома поверхня та магнітні властивості нанокомпозитного матеріалу. Відомий спосіб одержання магніточутливого нанокомпозитного матеріалу [див. статтю "Синтез магниточувствительних Gd-содержащих наноструктур"/автори ПП. Горбик, А.Л. Петрановская, Е.В. Пилипчук, Н.В. Абрамов, Е.И Оранская и др.// Хімія, фізика та технологія поверхні. - 2011. - Т. 2, № 4. - С. 385-392], найбільш близький за технічним результатом, який досягається, та сукупністю суттєвих ознак і вибраний нами за найближчий аналог включає синтез магнетиту шляхом змішуванням розчинів солей дво- та тривалентного заліза, додавання розчину аміаку, фільтрування та висушування за кімнатної температури та обробку магнетиту шляхом модифікації гадолінійвмісною сполукою за температурою 70-80 °C. Спільними ознаками корисної моделі та найближчого аналога є синтез магнетиту та обробка шляхом модифікації гадолінійвмісною сполукою. Недоліками найближчого аналога є недостатня стабільність магнетиту та недостатня магнітна властивість нанокомпозитного матеріалу, обумовлені недостатньою товщиною сорбційного шару гадолінію. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити такий спосіб одержання магніточутливого нанокомпозитного матеріалу, шляхом синтезу магнетиту, додатковим стабілізуванням поліетиленгліколем та обробки шляхом модифікації нітратом гадолінію, мав би поліпшити магнітні властивості, за рахунок збільшення товщини сорбційного шару, що важливо для лікування онкозахворювань. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб одержання синтез магнетиту шляхом змішуванням розчинів солей дво- та тривалентного заліза, стабілізацію олеатом натрію, додавання розчину аміаку, фільтрування та висушування за кімнатної температури та обробку магнетиту шляхом модифікації гадолінійвмісною сполукою, згідно з корисною моделлю, додатково ведуть обробку стабілізуючим агентом, модифікацію ведуть за температурою 7585 °C при рН 8,5-10 розчинів, а як гадолінійвмісну сполуку використовують нітрат гадолінію, а як стабілізуючий агент - поліетиленгліколь, при наступному співвідношенні компонентів, в мас. %: магнетит 46-66,5 нітрат гадолінію 23,5-34 поліетиленгліколь 5-10 олеат натрію 5-10. Додаткова стабілізація не дозволяє агрегації частинок магнетиту при введенні його до русла крові, сприяє пролонгації циркуляції в крові, заміщення тривалентної солі на сіль гадолінію дозволяє змінювати температуру Кюрі, яка близька до температури тіла людини, та швидкість розігріву у перемінному магнітному полі до температур, при яких термодеструкцію онкоклітин можливо проводити, не пошкоджуючи здорові клітини. Таким чином, сукупність суттєвих ознак корисної моделі дозволяє поліпшити стабілізаційні та магнітні властивості магніточутливого нанокомпозитного матеріалу. Для здійснення способу одержання магніточутливого нанокомпозитного матеріалу використовують наступні реагенти: 50 Солі заліза: сульфат заліза (II) хлорид заліза (III) гідроксид амонію (25 %) етанол вода дистильована нітрат гадолінію ГОСТ 4148-78 ГОСТ 4147-74 ГОСТ 9-92 ТУ ИРЕА 20-60 ТУ 6-09-688-63 Merck Schuchardtohg (Германія) 1 UA 92784 U поліетиленгліколь (ПЕГ - 2000) Merck Schuchardtohg (Германія) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Спосіб одержання нанокомпозитного матеріалу здійснювали наступним чином. Спочатку синтезували магнетит шляхом співосадження солей дво- та тривалентного заліза водним розчином аміаку, згідно з реакцією: 3+ 2+ + 2Fe + Fe + 8NH3+4Н2О → Fe3O4+8NH4 . Для проведення синтезу необхідну кількість солей розчиняли у необхідній кількості дистильованої води. Профільтрований розчин додавали поступово до надлишку гідроксиду амонію. Стабілізацію частинок магнетиту проводили необхідною кількістю олеату натрію (oл.Na) за температури 80 °C протягом години. Одержаний золь осаджували в магнітному полі, промивали дистильованою водою до нейтральної рН та сушили на повітрі за кімнатної температури. Модифікування поверхні наночастинок магнетиту робили за допомогою необхідної кількості нітрату гадолінію. До необхідної кількості розчину солей дво- та тривалентного заліза додавали необхідну кількість розчину нітрату гадолінію, далі стабілізували необхідною кількістю поліетиленгліколю, старанно перемішували, нагрівали до температури 75-85 °C та повільно осаджували розчином аміаку. Осад відфільтровували та промивали дистильованою водою до рН = 8,5-10. Сушили зразки за кімнатної температури. Магніточутливий нанокомпозитний матеріал досліджували наступним чином. Рентгенофазний аналіз одержаних зразків проводили на дифрактометрі ДРОН-УМ1 з використанням фокусування рентгенівських променів по Брегго-Брентано, Со Кα Випромінювання аноду (λ = 0,179021 нм) і Fe-фільтром у відбитих променях. Електронну структуру наночастинок досліджували методом рентгенівскої фотоелектронної спектроскопії (РФС) на електронному спектрометрі ЭС-2402 з енергоаналізатором PHOIBOS-7 100_SPECS (E MgКα=1253,6 эВ; Р = 200 Вт; p=2-10 Па). Спектрометр оснащено іонною пушкою IQE-11/35 та джерелом повільних електронів FG-15/40 для компенсації зарядів поверхні діелектриків. Спектри Fe2p3/2-, Gd4d- і O1s-рівнів були розкладені на компоненти, їх ширина на половині висоти ΔЕ складала відповідно 2,1, 2,4 і 1,4 эВ. Розкладання проводилось методом Гаусса-Ньютона. Площа компонент визначалась після вилучення фону за методом Ширлі. ІЧ-Фур'є-спектри реєструвалися на спектрофотометрі "Perkin Elmer" (модель 1720Х) у -1 діапазоні 400-4000 см . Кількісний склад і співвідношення Fe/Gd визначали на високошвидкісному атомноемісійному спектрометрі з індукційно зв'язаною плазмою Shimadzu ICPE-9000. Зразки готували розчиненням наважок синтезованого нанокомпозитного матеріалу в 5М НСl (0,5 мл 5М НСl+1 мл Н2О). Магнітні характеристики нанокомпозитного матеріалу досліджували за допомогою вібраційного магнітометру на частоті 228 Гц за кімнатної температури. Зразки формували із сухого, розмагніченого матеріалу, як еталони використовували спеціальні нікелеві зразки. Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами виконання. Приклад 1. У колбу об'ємом 100 мл додавали 24 сульфату заліза та 12 хлориду заліза, потім додають 100 мл дистильованої води та перемішували. Отриманий розчин фільтрували та додавали поступово до 50 мл надлишку гідроксиду амонію. Одержаний осад осаджували в магнітному полі, промивали дистильованою водою. Далі частинки магнетиту стабілізували 0,7 г олеату натрію Далі модифікували поверхню наночастинок магнетиту нітратом гадолінію. До магнетиту додавали 3,5 г нітрату гадолінію поступово до 25 мл надлишку гідроксиду амонію підтримуючи рН = 8,5-10. Стабілізували 0,4 г поліетиленгліколю, перемішували та нагрівали до температури 75-85 °C. Сушили зразки за кімнатної температури. Поставлена задача вирішується (див. приклад 1 таблиці). Приклади 2-3. Виконують як у прикладі 1, змінюючи тільки вміст компонентів. Поставлена задача вирішується (див. приклади 2-3 таблиці). Приклад 4. Виконують як у прикладі 1. Якщо вміст компонентів вище меж, що заявляється корисною моделлю, стабільність знижується, (див. приклад 4 таблиці). Приклад 5. Виконують як у прикладі 1. Вміст компонентів нижче меж, що заявляється корисною моделлю, погіршуються магнітні властивості і зменшується питома площа поверхні (див. приклад 5 таблиці). Приклади 6-8. Виконують як у прикладі 1, змінюючи тільки температуру обробки, при температурі нагріву в межах, які нами заявляються, поставлена задача вирішується (див. приклади 6-8 таблиці). Приклади 9,10. Виконують як у прикладі 1. Якщо температура нагріву вище меж, які заявляються, то це недоречно, магнетит окислюється, а якщо температура нагріву нижче меж, 2 UA 92784 U 5 10 які заявляються, то це недоречно, неможливо проводити реакцію модифікації нітратом гадолінію. Поставлена корисною моделлю задача не вирішується (див. приклади 9, 10 таблиці). Приклади 11-13. Виконують як у прикладі 1, змінюючи тільки рН. Поставлена корисною моделлю задача вирішується (див. приклади 11-13 таблиці). Приклади 14,15. Якщо рН вище меж, які заявляються, це недоречно, гадоліній випадає у осад, а якщо рН нижче меж, які заявляються, то окислюється магнетит. Поставлена корисною моделлю задача не вирішується (див. приклади 14-15 таблиці). Приклад 16 - найближчий аналог. В таблиці наведені показники для найближчого аналога, який має наступний вміст компонентів: магнетит, олеат натрію, сульфат гадолінію. Таким чином, спосіб одержання магніточутливого нанокомпозитного матеріалу дозволяє поліпшити стабілізаційні та магнітні властивості магніточутливого нанокомпозитного матеріалу. Вміст та магнітні характеристики компонентів магніточутливого нанокомпозитного матеріалу. Таблиця Вміст та магнітні характеристики компонентів магніточутливого нанокомпозитного матеріалу №№ при кладу Вміст магніточутливого нанокомпозитного матеріалу, у мас. %: нітрат олеат Магнетит ПЄГ гадолінію натрію 56,25 10 10 34 46,0 7,5 7,5 27 66,5 5 5 23,5 90 1 1 37 30 13 13 20 56,25 10 10 34 46,0 7,5 7,5 27 66,5 5 5 23,5 90 1 1 37 30 13 13 20 56,25 10 10 34 46,0 7,5 7,5 27 66,5 5 5 23,5 90 1 1 37 30 13 13 20 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13 14. 15. 16.сульфат найближчий Магнетит гадолінію аналог 15 20 Середній Намагніченість розмір °С рН насичення Ms, стабілізованих кA/м частинок, нм Питома площа поверхні 2 Sпит, м /г 16,1 13,9 12,5 9,0 8,5 10 олеат натрію 55 65 71,5 16,1 13,9 12,5 80 75 85 90 65 25 28 38 25 28 38 55 65 71,5 13,9 12,5 12,5 28 38 38 65 71,5 71,5 707,5 80 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб одержання нанокомпозитного матеріалу, що включає синтез магнетиту шляхом змішуванням розчинів солей дво- та тривалентного заліза, стабілізацію олеатом натрію, додають розчин аміаку, фільтрують, висушують за кімнатної температури та обробляють магнетит шляхом модифікації гадолінійвмісною сполукою, який відрізняється тим, що додатково ведуть обробку стабілізуючим агентом, модифікацію ведуть за температурою 7585 °C при рН 8,5-10 розчинів, а як гадолінійвмісну сполуку використовують нітрат гадолінію, а як стабілізуючий агент - поліетиленгліколь, при наступному співвідношенні компонентів, в мас. %: магнетит 46-66,5 нітрат гадолінію 23,5-34 поліетиленгліколь 5-10 олеат натрію 5-10. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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