Studio delle proprieta magnetiche del sistema nanogranulare magnetite/idrossiapatite per potenziali applicazioni in nanomedicina

Abbiamo sintetizzato un nuovo sistema nanogranulare consistente di nanoparticelle di magnetite inserite in idrossiapatite carbonata biomimetica per possibili future prospettive nell'ambito del tissue engineering osseo. Sono stati sintetizzati e studiati tre campioni nanogranulari, uno composto di nanoparticelle di magnetite e due composti di idrossiapatite contenenti magnetite per circa lo 0.8wt.% ed il 4wt.%. Le nanoparticelle di magnetite e il materiale composto sono stati analizzati tramite diffrazione a raggi X (XRD), spettroscopia all'infrarosso (FT-IR) e microscopia in trasmissione elettronica (TEM). Queste analisi hanno fornito informazioni sulla struttura delle nanoparticelle, come il size medio di circa 6 nm e hanno rivelato, sulla loro superficie, la presenza di gruppi idrossilici che incentivano la crescita successiva della fase di idrossiapatite, realizzando una struttura nanocristallina lamellare. I primi studi magnetici, condotti tramite un magnetometro SQUID, hanno mostrato che sia le nanoparticelle as-prepared sia quelle ricoperte di idrossiapatite sono superparamagnetiche a T=300K ma che il rilassamento della magnetizzazione è dominato da interazioni magnetiche dipolari di intensità confrontabile all'interno dei tre campioni. I valori di magnetizzazione più bassi di quelli tipici per la magnetite bulk ci hanno portato ad ipotizzare un possibile fenomeno di canting superficiale per gli spin delle nanoparticelle, fenomeno presente e documentato in letteratura. Nei tre campioni, quello di sole nanoparticelle di magnetite e quelli di idrossiapatite a diverso contenuto di magnetite, si forma uno stato collettivo bloccato a temperature inferiori a circa 20K. Questi risultati indicano che le nanoparticelle di magnetite tendono a formare agglomerati già nello stato as-prepared che sostanzialmente non vengono alterati con la crescita di idrossiapatite, coerentemente con la possibile formazione di legami idrogeno elettrostatici tra i gruppi idrossilici superficiali. L'analisi Mossbauer del campione di magnetite as-prepared ha mostrato un comportamento bimodale nelle distribuzioni dei campi iperfini presenti alle varie temperature. Passando dalle basse alle alte temperature lo spettro collassa in un doppietto, coerentemente con il passaggio dallo stato bloccato allo stato superparamagnetico per il sistema.

Magnetostratigraphy of ODP Leg 207 sediments

Ocean Drilling Program (ODP) Sites 1257-1261 recovered thick sections of Upper Cretaceous-Eocene oceanic sediments on Demerara Rise off the east coast of Surinam and French Guiana, South America. Paleomagnetic and rock magnetic measurements of ~800 minicores established a high-resolution composite magnetostratigraphy spanning most of the Maastrichtian-Eocene. Magnetic behavior during demagnetization varied among lithologies, but thermal demagnetization steps >200°C were generally successful in removing present-day normal polarity overprints and a downward overprint induced during the ODP coring process. Characteristic remanent magnetizations and associated polarity interpretations were generally assigned to directions observed at 200°-400°C, and the associated polarity interpretations were partially based on whether the characteristic direction was aligned or apparently opposite to the low-temperature "north-directed" overprint. Biostratigraphy and polarity patterns constrained assignment of polarity chrons. The composite sections have a complete polarity record of Chrons C18n (middle Eocene)-C34n (Late Cretaceous).

Analysis of biogenic magnetite nanoparticles

Cobalt doped magnetite (CoxFe3-xO4) nanoparticles have been produced through the microbial reduction of cobalt-iron oxyhydroxide by the bacterium Geobacter sulfurreducens. The materials produced, as measured by SQUID, x-ray magnetic circular dichroism, Mössbauer spectroscopy, etc., show dramatic increases in coercivity with increasing cobalt content without a major decrease in overall saturation magnetization. Structural and magnetization analyses reveal a reduction in particle size to <4 nm at the highest Co content, combined with an increase in the effective anisotropy of the magnetic nanoparticles. The potential use of these biogenic nanoparticles in aqueous suspensions for magnetic hyperthermia applications is demonstrated. Further analysis of the distribution of cations within the ferrite spinel indicates that the cobalt is predominantly incorporated in octahedral coordination, achieved by the substitution of Fe2+ site with Co2+, with up to 17 per cent Co substituted into tetrahedral sites.