Suspensiones coloidales magnéticas bi-dispersas: efecto en el rendimiento para hipertermia magnética

D.F. CORAL; P.MENDOZA ZÉLIS; A. CRAIEVICH; F. H. SÁNCHEZ; M. B. FERNÁNDEZ VAN RAAP

La Plata

Encuentro; VI National Meeting of solid state physics 2015; 2015

UNLP

Un coloide magnético está formado por nanopartículas magnéticas estabilizadas electrostática o estéricamente en una matriz líquida. Cuando estos coloides son inmersos en un campo magnético de radiofrecuencia, las nanopartículas absorben energía del campo y la disipan en forma de calor, resultando en un aumento de temperatura del coloide, fenómeno que se conoce como hipertermia magnética. La capacidad de las nanopartículas para convertir energía magnética en calor está determinada por su tasa específica de absorción de potencia (SAR) la cual depende de las características del campo (amplitud y frecuencia), de las propiedades de las nanopartículas (magnetización específica y tiempo de relajación magnética) y de las propiedades de la fase dispersante (viscosidad). Debido a las interacciones entre las partículas es posible la formación de nanoclusters o agregados de partículas [1,2], esto produce que la suspensión coloidal se estructure, por ejemplo, en forma bi-dispersa, en la cual las nanopartículas individuales coexisten con nanoclusters. El tiempo de relajación de las nanopartículas en el nanocluster difiere del tiempo de relajación de las partículas individuales, puesto que en el nanocluster las partículas están sometidas a un campo dipolar magnético generado por su entorno. En un modelo de potencial de dos pozos, donde los mínimos representan los estados de menor energía del momento magnético, el efecto de la interacción dipolar es aumentar la barrera de energía y el tiempo de relajación magnética. En este trabajo se estudia la influencia en el SAR del estado de agregación en suspensiones coloidales formadas por nanopartículas de magnetita con diámetros de carozo magnético medio de 10, 11, 17 y 18nm, recubiertas con ácido oleico (OA) y suspendidas en hexano y partículas, derivadas del mismo carozo, recubiertas con ácido meso-2-3-dimercaptosuccinico (DMSA) y suspendidas en agua. La estructuración de las partículas en la suspensión y la estabilidad de los agregados ante un cambio en la concentración en la fase líquida se estudia con la técnica de dispersión de rayos X a bajos ángulos (SAXS) y las propiedades magnéticas y la presencia de interacciones de tipo dipolar magnético son estudiadas con magnetometría SQUID. Finalmente, la tasa específica de absorción de potencia es determinada por magnetocalorimetría. Los resultados confirman la estructuración bi-dispersa de los coloides, la estabilidad de los nanoclusters, y la presencia de un campo dipolar. La influencia de las interacciones dipolares en el tiempo de relajación se estudia a través de medidas de SAR a diferentes diluciones, estas medidas son comparadas con cálculos analíticos utilizando un modelo de campo medio [3]. Se concluye que la capacidad de transducción de energía magnética a energía térmica es mayor para las partículas individuales que para 74 VI Reunión Nacional de Sólidos La Plata 9 - 12 de Noviembre de 2015 las partículas en los nanoclusters, esto se refleja en una dependencia del SAR de las partículas individuales con la concentración del coloide. Los resultados derivados de este trabajo son útiles para optimizar las propiedades de los coloides y las condiciones del campo de radiofrecuencia en la aplicación de la hipertermia magnética como terapia oncológica. [1] Fernández van Raap M.B., et al. J. Nanopart. Res., 14(9), 1072, (2012). [2] Roca A.G., et al. J. Phys. Chem. B, 113, 7033, (2009). [3] Landi, G.T., Phys. Rev. B, 89, 014403, (2014).